JP2009175528A - Focus-adjusting apparatus and imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus-adjusting apparatus which adequately adjusts focus, and also to provide an imaging apparatus. <P>SOLUTION: The focus-adjusting apparatus includes; a stopping means 35 which restricts luminous flux passing through image-forming optical systems 31, 32, 33 and whose aperture diameter is adjustable; a phase difference-detecting means 21 which detects the quantity of image misalignment due to light from different areas of the pupils of the optical systems; a contrast-detecting means 21 which detects evaluation values concerning contrast of images in association with the focus adjusting positions of the optical systems; and focus-adjusting means 21, 36 which make focus adjustment to the optical systems on the basis of the quantity of the image misalignment, in a state in which the stopping means is adjusted to a first aperture diameter D1, and then make focus adjustment to the optical systems on the basis of the evaluation values in a state in which the stopping means is adjusted to a second aperture diameter D2 which is larger than the first aperture diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、焦点調節装置および撮像装置に関するものである。   The present invention relates to a focus adjustment device and an imaging device.

オートフォーカス機能を備えた撮像装置において、位相差検出方式の評価値に基づく合焦制御を行ったのち、コントラスト方式の評価値に基づく合焦制御を行うものが知られている(特許文献1)。 An imaging apparatus having an autofocus function is known that performs focus control based on an evaluation value of a phase difference detection method and then performs focus control based on an evaluation value of a contrast method (Patent Document 1). .

特開2003−156677号公報JP 2003-156777 A

しかしながら、開口絞りが大きいと位相差検出方式によるデフォーカス量の検出範囲が狭くなるので適切に焦点調節できないといった問題があった。 However, when the aperture stop is large, the defocus amount detection range by the phase difference detection method is narrowed, so that there is a problem that the focus cannot be adjusted appropriately.

本発明が解決しようとする課題は、適切に焦点調節することができる焦点調節装置および撮像装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a focus adjustment device and an imaging device capable of appropriately adjusting the focus.

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, although the code | symbol corresponding to drawing which shows embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, this code | symbol is only for making an understanding of this invention easy, and is not the meaning which limits this invention.

[1]第1の発明に係る焦点調節装置は、像を形成する光学系(31,32,33)を通過する光束を制限する、開口径が調節可能な絞り手段(35)と、
前記光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段(21)と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段(21)と、
前記絞り手段を第1の開口径(D1)に調節した状態で、前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記絞り手段を第1の開口径より大きい第2の開口径(D2)に調節した状態で、前記評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段(21,36)と、を備えたことを特徴とする。
[1] A focus adjusting apparatus according to a first aspect of the present invention includes an aperture means (35) capable of adjusting an aperture diameter for limiting a light beam passing through an optical system (31, 32, 33) for forming an image;
Phase difference detection means (21) for detecting an image shift amount due to light from different regions of the pupil of the optical system;
Contrast detection means (21) for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
In the state where the aperture means is adjusted to the first aperture diameter (D1), after the focus adjustment of the optical system is performed based on the shift amount of the image, the aperture means is set to a second larger than the first aperture diameter. Focus adjustment means (21, 36) for adjusting the focus of the optical system based on the evaluation value in a state adjusted to the aperture diameter (D2).

[2]第2の発明に係る焦点調節装置は、光学系(31,32,33)により像が形成される予定焦点面における複数の焦点検出位置(22a〜22e)において、前記光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段(21)と、
前記複数の焦点検出位置において、前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段(21)と、
前記複数の焦点検出位置における前記像のズレ量に基づいて前記複数の焦点検出位置のうち少なくとも1つの焦点検出位置を選択し、当該選択された焦点検出位置における前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記選択された焦点検出位置における前記コントラスト検出手段による評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段(21,36)と、を備えたことを特徴とする。
[2] The focus adjustment apparatus according to the second aspect of the present invention is the pupil of the optical system at a plurality of focus detection positions (22a to 22e) on the planned focal plane where an image is formed by the optical system (31, 32, 33). Phase difference detection means (21) for detecting an image shift amount due to light from different regions of
Contrast detection means (21) for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system at the plurality of focus detection positions;
Based on the shift amount of the image at the plurality of focus detection positions, at least one focus detection position is selected from the plurality of focus detection positions, and the image shift by the phase difference detection unit at the selected focus detection position. Focus adjusting means (21, 36) for adjusting the focus of the optical system based on the evaluation value by the contrast detecting means at the selected focus detection position after performing the focus adjustment of the optical system based on the amount; , Provided.

[3]第3の発明に係る焦点調節装置は、像を形成する光学系(31,32,33)の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段(21)と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段(21)と、
前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、当該焦点調節に用いた前記像の検出範囲より小さい範囲の像を用いた前記コントラスト検出手段による評価値に基づいて、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段(21,36)と、を備えたことを特徴とする。
[3] A focus adjustment device according to a third aspect of the invention is a phase difference detection means (21) for detecting an image shift amount due to light from different areas of the pupil of the optical system (31, 32, 33) for forming an image. When,
Contrast detection means (21) for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
After performing the focus adjustment of the optical system based on the shift amount of the image, based on the evaluation value by the contrast detection unit using an image in a range smaller than the detection range of the image used for the focus adjustment, And a focus adjusting means (21, 36) for adjusting the focus of the optical system.

[4]第4の発明に係る焦点調節装置は、像を形成する光学系(31,32,33)の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段(21)と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段(21)と、
前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記像の特性に応じて前記コントラスト検出手段による評価値に基づく前記光学系の焦点調節を行うか否かを選択する焦点調節手段(21,36)と、を備えたことを特徴とする。
[4] A focus adjustment device according to a fourth aspect of the invention is a phase difference detection means (21) for detecting an image shift amount due to light from different regions of the pupil of the optical system (31, 32, 33) for forming an image. When,
Contrast detection means (21) for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
A focus for selecting whether or not to perform focus adjustment of the optical system based on an evaluation value by the contrast detection unit according to the characteristics of the image after performing focus adjustment of the optical system based on the image shift amount. And adjusting means (21, 36).

この場合、前記像の特性は当該像の空間周波数特性であり、当該像の空間周波数特性が所定値以上の高周波数であるときは前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うように構成することができる。   In this case, the characteristic of the image is a spatial frequency characteristic of the image, and when the spatial frequency characteristic of the image is a high frequency equal to or higher than a predetermined value, focus adjustment by the contrast detection unit can be performed. .

[5]第5の発明に係る焦点調節装置は、像を形成する光学系(31,32,33)の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段(21)と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段(21)と、
前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記光学系の光学特性に応じて前記コントラスト検出手段による焦点評価値に基づく前記光学系の焦点調節を行うか否かを選択する焦点調節手段(21,36、)と、を備えたことを特徴とする。
[5] A focus adjustment apparatus according to a fifth aspect of the invention is a phase difference detection means (21) for detecting an image shift amount due to light from different regions of the pupil of the optical system (31, 32, 33) for forming an image. When,
Contrast detection means (21) for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
After performing the focus adjustment of the optical system based on the image shift amount by the phase difference detection means, the focus adjustment of the optical system based on the focus evaluation value by the contrast detection means according to the optical characteristics of the optical system. Focus adjustment means (21, 36,) for selecting whether to perform or not is provided.

[6]上記発明において、前記位相差検出手段(21)は、前記光学系の瞳の異なる領域からの一対の焦点検出光束を受光する光電変換部(2222,2223)を有する焦点検出画素(222)が配列された第1撮像素子(22)と、前記焦点検出画素の出力データに基づき前記一対の焦点検出光束が形成する一対の像の位相差を演算する第1演算手段(21)とを含み、
前記コントラスト検出手段(21)は、前記光学系を通過する光束を受光する撮像画素(221)が配列された第2撮像素子(22)と、前記撮像画素の出力データに基づき前記光束が形成する像のコントラストに関する評価値を演算する第2演算手段(21)とを含むように構成することができる。
[6] In the above invention, the phase difference detecting means (21) includes a focus detection pixel (222) having a photoelectric conversion unit (2222, 2223) that receives a pair of focus detection light beams from different regions of the pupil of the optical system. ) And first calculation means (21) for calculating a phase difference between a pair of images formed by the pair of focus detection light beams based on output data of the focus detection pixels. Including
The contrast detection means (21) forms the light beam based on the second image sensor (22) in which the imaging pixels (221) receiving the light beam passing through the optical system are arranged, and the output data of the imaging pixel. And a second calculation means (21) for calculating an evaluation value related to the contrast of the image.

この場合、前記第1撮像素子(22)と前記第2撮像素子(22)は一つの撮像素子であり、前記焦点検出画素(222)と前記撮像画素(221)が前記同じ撮像素子の撮像面上に近接して配列されるように構成することができる。 In this case, the first imaging element (22) and the second imaging element (22) are one imaging element, and the focus detection pixel (222) and the imaging pixel (221) are the imaging surface of the same imaging element. It can be configured to be arranged close to the top.

また、前記一つの撮像素子(22)は異なる分光感度特性を有する複数の前記撮像画素(221R,221G,221B)が所定配列に従って配列され、
前記焦点検出画素(222)は、前記配列のうち、最も配列密度の高い分光感度特性を有する撮像画素(221G)に相当する位置に配置されるように構成することができる。
The one image sensor (22) includes a plurality of the imaging pixels (221R, 221G, 221B) having different spectral sensitivity characteristics arranged according to a predetermined arrangement,
The focus detection pixel (222) can be configured to be arranged at a position corresponding to the imaging pixel (221G) having the highest spectral density characteristic in the array.

[7]本発明に係る撮像装置は、上記焦点調節装置と、前記光学系を介した像を撮像する撮像素子(22)と、を備えたことを特徴とする。 [7] An imaging apparatus according to the present invention includes the focus adjustment apparatus and an imaging element (22) that captures an image via the optical system.

本発明によれば、適切に焦点調節することができる。   According to the present invention, it is possible to adjust the focus appropriately.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ1を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ1(以下、単にカメラ1という。)は、カメラ本体2とレンズ鏡筒3から構成され、これらカメラ本体2とレンズ鏡筒3はマウント部4により着脱可能に結合されている。 FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a digital camera 1 according to an embodiment of the present invention. A digital camera 1 according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as a camera 1) includes a camera body 2 and a lens barrel 3, and the camera body 2 and the lens barrel 3 are detachably coupled by a mount unit 4. Yes.

レンズ鏡筒3には、レンズ31,32,33、絞り34を含む撮影光学系が内蔵されている。 The lens barrel 3 includes a photographic optical system including lenses 31, 32 and 33 and a diaphragm 34.

フォーカスレンズ32は、レンズ鏡筒3の光束L1の光軸に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ34によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ37によってその位置が調節される。 The focus lens 32 is provided so as to be movable along the optical axis of the light beam L1 of the lens barrel 3, and its position is adjusted by the focus lens drive motor 37 while its position is detected by the encoder 34.

このフォーカスレンズ32の光軸2に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒3に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝(螺旋溝)を形成するとともに、フォーカスレンズ32を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ37によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ32が光軸L1に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒3にはフォーカスレンズ32以外のレンズ31,33が設けられているが、ここではフォーカスレンズ32を例に挙げて本実施形態を説明する。 The specific configuration of the moving mechanism along the optical axis 2 of the focus lens 32 is not particularly limited. For example, a rotating cylinder is rotatably inserted into a fixed cylinder fixed to the lens barrel 3, a helicoid groove (spiral groove) is formed on the inner peripheral surface of the rotating cylinder, and the focus lens 32 is fixed. The end of the lens frame is fitted into the helicoid groove. Then, by rotating the rotating cylinder by the focus lens drive motor 37, the focus lens 32 fixed to the lens frame moves linearly along the optical axis L1. The lens barrel 3 is provided with lenses 31 and 33 other than the focus lens 32. Here, the embodiment will be described by taking the focus lens 32 as an example.

上述したようにレンズ鏡筒3に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ32は光軸L1方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ37がレンズ鏡筒3に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ37と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ37の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ32が光軸L1の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ37の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ32は光軸L1の逆方向へ直進移動することになる。 As described above, the focus lens 32 fixed to the lens frame by rotating the rotary cylinder with respect to the lens barrel 3 moves straight in the direction of the optical axis L1, but the focus lens drive motor 37 as its drive source is the lens. The lens barrel 3 is provided. The focus lens drive motor 37 and the rotary cylinder are connected by, for example, a transmission composed of a plurality of gears. When the drive shaft of the focus lens drive motor 37 is driven to rotate in any one direction, it is transmitted to the rotary cylinder at a predetermined gear ratio. Then, when the rotating cylinder rotates in any one direction, the focus lens 32 fixed to the lens frame moves linearly in any direction of the optical axis L1. When the drive shaft of the focus lens drive motor 37 is rotationally driven in the reverse direction, the plurality of gears constituting the transmission also rotate in the reverse direction, and the focus lens 32 moves straight in the reverse direction of the optical axis L1. .

フォーカスレンズ32の位置はエンコーダ34によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ32の光軸L1方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒3に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。 The position of the focus lens 32 is detected by the encoder 34. As described above, the position of the focus lens 32 in the optical axis L1 direction correlates with the rotation angle of the rotating cylinder, and can be obtained by detecting the relative rotation angle of the rotating cylinder with respect to the lens barrel 3, for example.

本例のエンコーダ34としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量(回転方向でも光軸方向の何れでもよい)に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。 As the encoder 34 of this example, the rotation of the rotating disk connected to the rotational drive of the rotating cylinder is detected by an optical sensor such as a photo interrupter, and a pulse signal corresponding to the number of rotations is output. The brush contact provided on either one of the rotary printed circuit boards provided on either one of the rotating cylinders is brought into contact with the encoder pattern on the surface, and the moving amount of the rotating cylinder (either in the rotating direction or in the optical axis direction may be used). ) That detects a change in the contact position according to the detection circuit using a detection circuit can be used.

フォーカスレンズ34は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部(至近端ともいう)から被写体側の端部(無限端ともいう)までの間を光軸L1方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ34で検出されたフォーカスレンズ32の現在位置情報は、レンズ制御部36を介して後述するカメラ制御部21へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ37は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ32の駆動位置が、カメラ制御部21からレンズ制御部36を介して送出される指令信号により駆動する。 The focus lens 34 can move in the direction of the optical axis L1 from the end on the camera body side (also referred to as the closest end) to the end on the subject side (also referred to as the infinite end) by the rotation of the rotating cylinder described above. it can. Incidentally, the current position information of the focus lens 32 detected by the encoder 34 is sent to the camera control unit 21 to be described later via the lens control unit 36, and the focus lens driving motor 37 calculates the focus calculated based on this information. The driving position of the lens 32 is driven by a command signal sent from the camera control unit 21 via the lens control unit 36.

絞り34は、上記撮影光学系を通過して撮像素子22に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸L1を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り34による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部21からレンズ制御部36を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体2に設けられた操作部27によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部21からレンズ制御部36に入力される。絞り34の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部36で現在の開口径が認識される。   The diaphragm 34 is configured such that the aperture diameter around the optical axis L1 can be adjusted in order to limit the amount of light flux that passes through the photographing optical system and reaches the image sensor 22 and to adjust the blur amount. The adjustment of the aperture diameter by the diaphragm 34 is performed, for example, by sending an appropriate aperture diameter calculated in the automatic exposure mode from the camera control unit 21 via the lens control unit 36. Further, the set aperture diameter is input from the camera control unit 21 to the lens control unit 36 by a manual operation by the operation unit 27 provided in the camera body 2. The aperture diameter of the aperture 34 is detected by an aperture aperture sensor (not shown), and the lens controller 36 recognizes the current aperture diameter.

なお、本実施形態においては、このような撮影時における開口径の調節に加えて、焦点調節時においても開口径が制御されるが、これについては後述する。 In this embodiment, in addition to the adjustment of the aperture diameter at the time of photographing, the aperture diameter is controlled at the time of focus adjustment, which will be described later.

一方、カメラ本体2には、上記撮影光学系からの光束L1を受光する撮像素子22が、撮影光学系の予定焦点面に設けられている。撮像素子22はCCDなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部21に送出する。カメラ制御部21に送出された撮影画像情報は、逐次液晶駆動回路24に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ25に表示されるとともに、シャッターを押した場合には、その撮影画像情報は、記録媒体であるメモリ23に記録される。なお、メモリ26は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子22の構造の詳細は後述する。 On the other hand, the camera body 2 is provided with an imaging element 22 that receives the light beam L1 from the photographing optical system on a planned focal plane of the photographing optical system. The image sensor 22 is composed of a device such as a CCD, converts the received optical signal into an electrical signal, and sends it to the camera control unit 21. The captured image information sent to the camera control unit 21 is sequentially sent to the liquid crystal drive circuit 24 and displayed on the electronic viewfinder 25 of the observation optical system. When the shutter is pressed, the captured image information is It is recorded in the memory 23 which is a recording medium. The memory 26 can be either a removable card type memory or a built-in memory. Details of the structure of the image sensor 22 will be described later.

カメラ本体2には、撮像素子22で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本例の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ(EVF)25と、これを駆動する液晶駆動回路24と、接眼レンズ26とを備えている。液晶駆動回路26は、撮像素子22で撮像され、カメラ制御部21へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ25を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ26を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸L2による上記観察光学系に代えて、又はこれに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体2の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。   The camera body 2 is provided with an observation optical system for observing an image picked up by the image pickup device 22. The observation optical system of this example includes an electronic viewfinder (EVF) 25 made up of a liquid crystal display element, a liquid crystal drive circuit 24 for driving the viewfinder, and an eyepiece lens 26. The liquid crystal drive circuit 26 reads captured image information captured by the image sensor 22 and sent to the camera control unit 21 and drives the electronic viewfinder 25 based on the read image information. As a result, the user can observe the current captured image through the eyepiece lens 26. In place of or in addition to the observation optical system using the optical axis L2, a liquid crystal display can be provided on the back surface of the camera body 2, and a captured image can be displayed on the liquid crystal display.

カメラ本体2にはカメラ制御部21が設けられている。カメラ制御部21は、マウント部4に設けられた電気信号接点部41によりレンズ制御部36と電気的に接続され、このレンズ制御部36からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部36へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部21は、上述したように撮像素子22から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、電子ビューファインダ25の液晶駆動回路24やメモリ23に出力する。また、カメラ制御部21は、撮影画像情報の補正やレンズ鏡筒3の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ1全体の制御を司る。 A camera control unit 21 is provided in the camera body 2. The camera control unit 21 is electrically connected to the lens control unit 36 through an electrical signal contact unit 41 provided on the mount unit 4, receives lens information from the lens control unit 36, and defocuses to the lens control unit 36. Send information such as volume and aperture diameter. In addition, the camera control unit 21 reads out image information from the image sensor 22 as described above, performs predetermined information processing as necessary, and outputs the information to the liquid crystal driving circuit 24 and the memory 23 of the electronic viewfinder 25. The camera control unit 21 controls the entire camera 1 such as correction of captured image information and detection of a focus adjustment state and an aperture adjustment state of the lens barrel 3.

操作部27は、シャッターレリーズボタンやユーザがカメラ1の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード/マニュアルフォーカスモードの切換や、オードフォーカスモードの中でも、ワンショットモード/コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカス位置を固定し、そのフォーカス位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカス位置を固定することなく被写体に応じてフォーカス位置を調節するモードである。この操作部27により設定された各種モードはカメラ制御部21へ送出され、当該カメラ制御部21によりカメラ1全体の動作が制御される。 The operation unit 27 is a shutter release button or an input switch for the user to set various operation modes of the camera 1. Switching between the auto focus mode / manual focus mode and the one-shot mode / continuous mode are also possible. The as mode can be switched. Here, the one-shot mode is a mode in which the focus position once adjusted is fixed, and shooting is performed at the focus position. On the other hand, the continuous mode is a focus in accordance with the subject without fixing the focus position. This is a mode for adjusting the position. Various modes set by the operation unit 27 are sent to the camera control unit 21, and the operation of the entire camera 1 is controlled by the camera control unit 21.

次に、本実施形態に係る撮像素子22について説明する。 Next, the image sensor 22 according to the present embodiment will be described.

図2は、撮像素子22の撮像面における焦点検出位置を示す正面図、図3Aは、図2のIIIA部を拡大して焦点検出画素222の配列を模式的に示す正面図、図3Bは、図2のIIIB部を拡大して焦点検出画素222の配列を模式的に示す正面図である。 2 is a front view showing the focus detection position on the imaging surface of the image sensor 22, FIG. 3A is a front view schematically showing the arrangement of the focus detection pixels 222 by enlarging the IIIA part of FIG. 2, and FIG. FIG. 3 is a front view schematically showing an array of focus detection pixels 222 by enlarging a IIIB portion in FIG. 2.

本実施形態の撮像素子22は、図3A及び図3Bに示すように、複数の撮像画素221が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Gと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Rと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Bがいわゆるベイヤー配列(Bayer Arrangement)されたものである。すなわち、隣接する4つの画素群223(稠密正方格子配列)において一方の対角線上に2つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が1つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群223を単位として、当該画素群223を撮像素子22の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子22が構成されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the imaging element 22 of the present embodiment includes a color filter in which a plurality of imaging pixels 221 are two-dimensionally arranged on the plane of the imaging surface and transmit a green wavelength region. A green pixel G, a red pixel R having a color filter that transmits a red wavelength region, and a blue pixel B having a color filter that transmits a blue wavelength region are arranged in a so-called Bayer Arrangement. That is, in four adjacent pixel groups 223 (dense square lattice arrangement), two green pixels are arranged on one diagonal line, and one red pixel and one blue pixel are arranged on the other diagonal line. The image sensor 22 is configured by repeatedly arranging the pixel group 223 on the imaging surface of the image sensor 22 in a two-dimensional manner with the Bayer array pixel group 223 as a unit.

なお、単位画素群223の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ(緑:G、イエロー:Ye、マゼンタ:Mg,シアン:Cy)の配列を採用することもできる。 The unit pixel group 223 may be arranged in a dense hexagonal lattice arrangement other than the dense square lattice shown in the figure. Further, the configuration and arrangement of the color filters are not limited to this, and an arrangement of complementary color filters (green: G, yellow: Ye, magenta: Mg, cyan: Cy) can also be adopted.

図4Aは、撮像画素221の一つを拡大して示す正面図、図7Aは断面図である。一つの撮像画素221は、マイクロレンズ2211と、光電変換部2212と、図示しないカラーフィルタから構成され、図7Aの断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2212が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2211が形成されている。光電変換部2212は、マイクロレンズ2211により撮影光学系31の射出瞳(たとえばF1.0)を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束IBを受光する。 4A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221 and FIG. 7A is a cross-sectional view. One imaging pixel 221 includes a microlens 2211, a photoelectric conversion unit 2212, and a color filter (not shown). As shown in the cross-sectional view of FIG. 7A, the photoelectric conversion unit is formed on the surface of the semiconductor circuit substrate 2213 of the imaging element 22. 2212 is built in and a microlens 2211 is formed on the surface. The photoelectric conversion unit 2212 is configured to receive an imaging light beam passing through an exit pupil (for example, F1.0) of the imaging optical system 31 by the micro lens 2211 and receives the imaging light beam IB.

なお、本実施形態のカラーフィルタはマイクロレンズ2211と光電変換部2212との間に設けられ、緑画素Gと赤画素Rと青画素Bのそれぞれのカラーフィルタの分光感度は、たとえば図5に示すとおりとされている。 The color filter of this embodiment is provided between the microlens 2211 and the photoelectric conversion unit 2212. The spectral sensitivities of the color filters of the green pixel G, the red pixel R, and the blue pixel B are shown in FIG. It is said to be as follows.

図2及び図3A,図3Bに戻り、撮像素子22の撮像面の中心、並びに中心から上下及び左右対称位置の5箇所には、上述した撮像画素221に代えて焦点検出画素222が配列された焦点検出画素列22a,22b,22c,22d,22eが設けられている。図3A,図3Bに示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素222が横一列(22a,22d,22e)又は縦一列(22b,22c)に配列されて構成されている。本例の焦点検出画素222は、ベイヤー配列された撮像画素221の緑画素Gと青画素Bの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。 Returning to FIGS. 2, 3 </ b> A, and 3 </ b> B, focus detection pixels 222 are arranged in place of the above-described imaging pixels 221 at the center of the imaging surface of the imaging element 22 and at five locations that are vertically and horizontally symmetrical from the center. Focus detection pixel rows 22a, 22b, 22c, 22d, and 22e are provided. As shown in FIGS. 3A and 3B, one focus detection pixel column is configured by arranging a plurality of focus detection pixels 222 in a horizontal row (22a, 22d, 22e) or a vertical row (22b, 22c). . The focus detection pixels 222 of this example are densely arranged without providing a gap at the positions of the green pixels G and blue pixels B of the image pickup pixels 221 arranged in the Bayer array.

なお、図2に示す焦点検出画素列22a〜22eの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所又は三箇所等にすることもでき、また、六箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列22a〜22eの中から、ユーザが操作部27を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を選択することもできる。 Note that the positions of the focus detection pixel rows 22a to 22e shown in FIG. 2 are not limited to the illustrated positions, and may be any one, two, or three locations, and may be at six or more locations. It can also be arranged. In actual focus detection, the user can select a desired focus detection pixel row by manually operating the operation unit 27 from among a plurality of focus detection pixel rows 22a to 22e.

図4Bは、焦点検出画素222の一つを拡大して示す正面図、図7Bはその断面図である。焦点検出画素222は、図4Bに示すように、マイクロレンズ2221と、一対の光電変換部2222,2223から構成され、図7Bの断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2222,2223が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221が形成されている。一対の光電変換部2222,2223は同じ大きさで、かつマイクロレンズ2221の光軸に対して左右対称(22a,22d,22e)又は上下対称(22b,22c)に配置されている。この光電変換部2222,2223は、マイクロレンズ2221により撮影光学系31の特定の射出瞳(たとえばF2.8)を通過する一対の光束を受光する形状とされている。すなわち、図7Bに示すように、焦点検出画素222の一方の光電変換部2222は一方の光束AB1を受光する一方で、焦点検出画素222の他方の光電変換部2223は、マイクロレンズ2221の光軸に対して光束AB1と対称となる光束AB2を受光する。 4B is an enlarged front view showing one of the focus detection pixels 222, and FIG. 7B is a cross-sectional view thereof. As shown in FIG. 4B, the focus detection pixel 222 includes a micro lens 2221 and a pair of photoelectric conversion units 2222 and 2223. As shown in the cross-sectional view of FIG. 7B, the surface of the semiconductor circuit substrate 2213 of the imaging element 22 is formed. The photoelectric conversion parts 2222 and 2223 are built in, and the micro lens 2221 is formed on the surface thereof. The pair of photoelectric conversion units 2222 and 2223 have the same size and are arranged symmetrically (22a, 22d, 22e) or vertically symmetrical (22b, 22c) with respect to the optical axis of the microlens 2221. The photoelectric conversion units 2222 and 2223 are configured to receive a pair of light beams that pass through a specific exit pupil (for example, F2.8) of the photographing optical system 31 by the micro lens 2221. That is, as shown in FIG. 7B, one photoelectric conversion unit 2222 of the focus detection pixel 222 receives one light beam AB1, while the other photoelectric conversion unit 2223 of the focus detection pixel 222 is an optical axis of the micro lens 2221. In contrast, a light beam AB2 that is symmetrical with the light beam AB1 is received.

なお、焦点検出画素222にはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。図6に焦点検出画素222の分光特性を示すが、相対感度は、図5に示す撮像画素221の青画素B、緑画素G及び赤画素Rの各感度を加算したような分光特性とされ、また感度が現れる光波長領域は、図5に示す撮像画素221の青画素B、緑画素G及び赤画素Rの感度の光波長領域を包摂した領域となっている。ただし、撮像画素221と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。 Note that the focus detection pixel 222 is not provided with a color filter, and its spectral characteristics are a combination of the spectral characteristics of a photodiode that performs photoelectric conversion and the spectral characteristics of an infrared cut filter (not shown). . FIG. 6 shows the spectral characteristics of the focus detection pixel 222. The relative sensitivity is a spectral characteristic obtained by adding the sensitivity of the blue pixel B, the green pixel G, and the red pixel R of the imaging pixel 221 shown in FIG. The light wavelength region where the sensitivity appears is a region including the light wavelength regions of the sensitivity of the blue pixel B, the green pixel G, and the red pixel R of the imaging pixel 221 shown in FIG. However, it may be configured to include one of the same color filters as the imaging pixel 221, for example, a green filter.

また、図4Bに示す焦点検出画素222の光電変換部2222,2223は半円形状としたが、光電変換部2222,2223の形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状にすることもできる。 In addition, although the photoelectric conversion units 2222 and 2223 of the focus detection pixel 222 illustrated in FIG. 4B have a semicircular shape, the shape of the photoelectric conversion units 2222 and 2223 is not limited to this, and other shapes such as an elliptical shape, a rectangular shape, and the like. It can also be a shape or a polygonal shape.

ここで、上述した焦点検出画素222の出力に基づいて焦点を調節する、いわゆる瞳分割位相差検出方式について説明する。 Here, a so-called pupil division phase difference detection method for adjusting the focus based on the output of the focus detection pixel 222 described above will be described.

図8は、図3A及び図3BのVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸L上に配置された焦点検出画素222−1と、これに隣接する焦点検出画素222−2が、射出瞳34の測距瞳341,342から照射される光束AB1−1,AB2−1,AB2−1,AB2−2を受光することを示す。ただし、その他の焦点検出画素についても、一対の光電変換部は一対の測距瞳341,342から照射される一対の光束を受光する。 FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIGS. 3A and 3B. The focus detection pixel 222-1 disposed on the photographing optical axis L and the focus detection pixel 222-2 adjacent thereto are shown in FIG. It shows that the light beams AB1-1, AB2-1, AB2-1, AB2-2 irradiated from the distance measuring pupils 341, 342 of the exit pupil 34 are received. However, for other focus detection pixels, the pair of photoelectric conversion units receive a pair of light beams emitted from the pair of distance measurement pupils 341 and 342.

ここで、射出瞳34とは、レンズ鏡筒3の予定焦点面に配置された焦点検出画素222のマイクロレンズ2221の前方Dの位置に設定された像である。距離Dは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Dを測距瞳距離と称する。また、測距瞳341,342とは、焦点検出画素222のマイクロレンズ2221により投影された光電変換部2222,2223の像をいう。 Here, the exit pupil 34 is an image set at a position D in front of the microlens 2221 of the focus detection pixel 222 disposed on the planned focal plane of the lens barrel 3. The distance D is a value uniquely determined according to the curvature and refractive index of the microlens, the distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and the distance D is referred to as a distance measurement pupil distance. The distance measurement pupils 341 and 342 are images of the photoelectric conversion units 2222 and 2223 projected by the micro lens 2221 of the focus detection pixel 222.

なお、同図において焦点検出画素222−1,222−2の配列方向は一対の測距瞳341,342の並び方向と一致している。 In the figure, the arrangement direction of the focus detection pixels 222-1 and 222-2 is coincident with the arrangement direction of the pair of distance measurement pupils 341 and 342.

焦点検出画素222のマイクロレンズ2221−1,2221−2は、レンズ鏡筒3の予定焦点面近傍に配置されており、光軸L上に配置されたマイクロレンズ2221−1により、その背後に配置された一対の光電変換部2222−1,2223−1の形状が測距瞳距離Dだけ離れた射出瞳34上に投影され、その投影形状は測距瞳341,342を形成する。 The microlenses 2221-1 and 221-2 of the focus detection pixel 222 are disposed in the vicinity of the planned focal plane of the lens barrel 3, and are disposed behind the microlens 2221-1 disposed on the optical axis L. The shapes of the paired photoelectric conversion units 2222-1 and 22223-1 are projected onto the exit pupil 34 separated by the distance measuring pupil distance D, and the projected shapes form the distance measuring pupils 341 and 342.

同様に、光軸L上から離間して配置されたマイクロレンズ2221−2により、その背後に配置された一対の光電変換部2222−2,2223−2の形状が測距瞳距離Dだけ離れた射出瞳34上に投影され、その投影形状は測距瞳341,342を形成する。 Similarly, the shape of the pair of photoelectric conversion units 2222-2 and 2223-2 arranged behind the microlens 2221-2 arranged away from the optical axis L is separated by the distance measuring pupil distance D. Projected onto the exit pupil 34, the projection shape forms distance measuring pupils 341 and 342.

すなわち、測距瞳距離Dにある射出瞳34上で、各焦点検出画素222の光電変換部2222,2223の投影形状(測距瞳341,342)が一致するように各画素222の投影方向が決定されている。 That is, on the exit pupil 34 at the distance measurement pupil distance D, the projection direction of each pixel 222 is set so that the projection shapes (distance detection pupils 341 and 342) of the photoelectric conversion units 2222 and 2223 of the focus detection pixels 222 match. It has been decided.

なお、焦点検出画素222−1の光電変換部2222−1は、一方の測距瞳341を通過しマイクロレンズ2221−1に向かう一方の焦点検出光束AB1−1により、マイクロレンズ2221−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部2223−1は、他方の測距瞳342を通過しマイクロレンズ2221−1に向かう他方の焦点検出光束AB2−1により、マイクロレンズ2221−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。 Note that the photoelectric conversion unit 2222-1 of the focus detection pixel 222-1 is placed on the microlens 2222-1 by one focus detection light beam AB1-1 that passes through one distance measuring pupil 341 and travels toward the microlens 2222-1. A signal corresponding to the intensity of the formed image is output. In contrast, the photoelectric conversion unit 2223-1 has an image formed on the microlens 2221-1 by the other focus detection light beam AB2-1 that passes through the other distance measuring pupil 342 and travels toward the microlens 2222-1. A signal corresponding to the intensity of the signal is output.

同様に、焦点検出画素222−2の光電変換部2222−2は、一方の測距瞳341を通過しマイクロレンズ2221−2に向かう一方の焦点検出光束AB1−2により、マイクロレンズ2221−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部2223−2は、他方の測距瞳342を通過しマイクロレンズ2221−2に向かう他方の焦点検出光束AB2−2により、マイクロレンズ2221−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。 Similarly, the photoelectric conversion unit 2222-2 of the focus detection pixel 222-2 passes through one distance measuring pupil 341 and is focused on the microlens 2221-2 by one focus detection light beam AB1-2 that goes to the microlens 2221-2. A signal corresponding to the intensity of the image formed is output. On the other hand, the photoelectric conversion unit 2223-2 is an image formed on the microlens 221-2 by the other focus detection light beam AB <b> 2-2 that passes through the other distance measuring pupil 342 and travels toward the microlens 221-2. A signal corresponding to the intensity of the signal is output.

以上の焦点検出画素222を、図3A及び図3Bに示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素222の一対の光電変換部2222,2223の出力を、測距瞳341と測距瞳342のそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳341と測距瞳342のそれぞれを通過する焦点検出光束AB1,AB2が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。この強度分布データに対し、相関演算処理又は位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。 A plurality of the focus detection pixels 222 are arranged in a straight line as shown in FIGS. 3A and 3B, and the outputs of the pair of photoelectric conversion units 2222 and 2223 of each focus detection pixel 222 are the distance measurement pupil 341 and the distance measurement pupil. Data relating to the intensity distribution of a pair of images formed on the focus detection pixel array by the focus detection light beams AB1 and AB2 passing through the distance measurement pupil 341 and the distance measurement pupil 342 by grouping them into output groups corresponding to each of 342. Is obtained. By applying an image shift detection calculation process such as a correlation calculation process or a phase difference detection process to the intensity distribution data, an image shift amount by a so-called pupil division phase difference detection method can be detected.

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面(予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。)の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。 Then, a conversion calculation is performed on the obtained image shift amount according to the center-of-gravity interval of the pair of distance measuring pupils, thereby obtaining a current focal plane with respect to the planned focal plane (the focal point corresponding to the position of the microlens array on the planned focal plane). The deviation of the focal plane at the detection position, that is, the defocus amount can be obtained.

これら瞳分割位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部21により実行される。 The camera control unit 21 executes the image shift amount calculation and the defocus amount calculation based on the pupil division phase difference detection method.

ちなみに、本実施形態の焦点検出画素222に代えて図9A,図9B及び図10に示す焦点検出画素222a,222bを用いることもできる。図9A,図9Bは、本発明の他の実施形態に係る画素の配列を模式的に示す正面図であり、図2のIIIA部及びIIIB部にそれぞれ相当する拡大正面図、図10は、図9A及び図9Bの一対の焦点検出画素222a,222bを拡大して示す正面図である。 Incidentally, focus detection pixels 222a and 222b shown in FIGS. 9A, 9B, and 10 may be used in place of the focus detection pixel 222 of the present embodiment. 9A and 9B are front views schematically showing the arrangement of pixels according to another embodiment of the present invention, enlarged front views corresponding to the IIIA part and the IIIB part of FIG. 2, respectively, and FIG. It is a front view which expands and shows a pair of focus detection pixels 222a and 222b of 9A and 9B.

図3A,図3B及び図4Bに示す実施形態では、焦点検出画素222として一つの画素に一対の光電変換部2222,2223を有するものを用いたのに対し、図9A,図9B及び図10に示す実施形態では一対の焦点検出画素222a,222bのそれぞれに対をなす光電変換部2224,2225を有するものを用いる。 In the embodiment shown in FIGS. 3A, 3B, and 4B, the focus detection pixel 222 having a pair of photoelectric conversion units 2222 and 2223 is used, whereas FIGS. 9A, 9B, and 10 show the focus detection pixel 222. In the illustrated embodiment, a pixel having photoelectric conversion units 2224 and 2225 paired with each of the pair of focus detection pixels 222a and 222b is used.

図10に示す焦点検出画素222aは、マイクロレンズ2221と、光電変換部2224から構成され、図7Bに示す断面図と同様に、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2224が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221が形成されている。光電変換部2224はマイクロレンズ2221の光軸に対して左右対称の位置のうちの左側に配置されている。 A focus detection pixel 222a illustrated in FIG. 10 includes a microlens 2221 and a photoelectric conversion unit 2224, and the photoelectric conversion unit 2224 is formed on the surface of the semiconductor circuit substrate 2213 of the image sensor 22 as in the cross-sectional view illustrated in FIG. 7B. The microlens 2221 is formed on the surface. The photoelectric conversion unit 2224 is disposed on the left side of a position symmetrical with respect to the optical axis of the micro lens 2221.

これに対して、図10に示す焦点検出画素222bも、マイクロレンズ2221と、光電変換部2225から構成され、図7Bに示す断面図と同様に、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2225が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221が形成されている。光電変換部2225はマイクロレンズ2221の光軸に対して左右対称の位置のうちの右側に配置されている。 On the other hand, the focus detection pixel 222b shown in FIG. 10 also includes a microlens 2221 and a photoelectric conversion unit 2225. Like the cross-sectional view shown in FIG. A conversion unit 2225 is built, and a microlens 2221 is formed on the surface thereof. The photoelectric conversion unit 2225 is disposed on the right side of a position symmetrical to the optical axis of the micro lens 2221.

そして、図9A及び図9Bに示すように、一対の焦点検出画素222a,222bは撮像素子22の中心から左右一列(22a,22d,22e)又は上下一列(22b,22c)に配置され、撮影光学系31の射出瞳を通過する一対の光束をこれら一対の焦点検出画素222a,222bそれぞれの光電変換部2224,2225で受光する。 As shown in FIGS. 9A and 9B, the pair of focus detection pixels 222a and 222b are arranged in a left-right line (22a, 22d, 22e) or a vertical line (22b, 22c) from the center of the image sensor 22, and are used for photographing optics. A pair of light beams passing through the exit pupil of the system 31 is received by the photoelectric conversion units 2224 and 2225 of the pair of focus detection pixels 222a and 222b, respectively.

このように、異なる画素で構成される一対の焦点検出画素222a,222bを用いても、一対の光電変換部2224,2225の出力結果に基づいて、瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。 As described above, even when a pair of focus detection pixels 222a and 222b configured by different pixels is used, the image shift amount by the pupil division phase difference detection method is detected based on the output results of the pair of photoelectric conversion units 2224 and 2225. can do.

これに加えて、撮像素子22を構成する画素からの出力読出回路の構成がシンプルになるという利点もある。 In addition to this, there is an advantage that the configuration of the output readout circuit from the pixels constituting the image sensor 22 is simplified.

図1に戻り、撮像素子22は、操作部27に設けられたオートフォーカススイッチをON状態にして自動合焦探索を行う際、フォーカスレンズ32を通過した像の所定エリア(22a〜22e)におけるコントラスト値をカメラ制御部21へ出力する。 Returning to FIG. 1, when the image sensor 22 performs an autofocus search with the autofocus switch provided in the operation unit 27 turned on, the contrast in a predetermined area (22a to 22e) of the image that has passed through the focus lens 32 is returned. The value is output to the camera control unit 21.

カメラ制御部21は、撮像素子22から送出された画像出力から焦点評価値を演算する。この焦点評価値は、たとえば撮像素子22からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる2つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。 The camera control unit 21 calculates a focus evaluation value from the image output sent from the image sensor 22. This focus evaluation value can be obtained, for example, by extracting a high-frequency component of the image output from the image sensor 22 using a high-frequency transmission filter and integrating it to detect the focus voltage. It can also be obtained by extracting high-frequency components using two high-frequency transmission filters having different cutoff frequencies and integrating them to detect the focus voltage.

また、カメラ制御部21は、レンズ制御部36に制御信号を送出してフォーカスレンズ32を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ32の位置を、たとえば内挿法などの演算方式を用いて求める。 Further, the camera control unit 21 sends a control signal to the lens control unit 36 to drive the focus lens 32 at a predetermined sampling interval (distance), obtains a focus evaluation value at each position, and the focus evaluation value is maximum. The position of the focus lens 32 is determined by using an arithmetic method such as an interpolation method.

この内挿法による焦点評価値の最大値の求め方を、図11を参照しながら説明する。図11は本実施形態に係るカメラ1の合焦判定を説明するためのグラフであり、ここでは3点内挿法を説明する。 A method of obtaining the maximum focus evaluation value by this interpolation method will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a graph for explaining the focus determination of the camera 1 according to the present embodiment. Here, a three-point interpolation method will be described.

図11に示した丸印は焦点評価値のサンプリング点を示しており、たとえばフォーカスレンズ32の探索範囲に8箇所P1〜P8の焦点評価値が取得されているものとする。破線で示す曲線は焦点評価値のプロファイルを示し、レンズ位置Pxにピークを有する。 The circles shown in FIG. 11 indicate sampling points for focus evaluation values. For example, it is assumed that focus evaluation values at eight locations P1 to P8 are acquired in the search range of the focus lens 32. A curve indicated by a broken line indicates a profile of the focus evaluation value, and has a peak at the lens position Px.

取得された8個の焦点評価値では、焦点評価値P5が最大となっているが、3点内挿法では、最大の焦点評価値P5とその前後に位置する焦点評価値P4,P6とを用いてレンズの合焦位置Pxを算出する。まず、最大の点P5および3点のうち最小の点P6を通る直線L1を算出する。この直線L1の傾きをKとしたとき、傾きが−Kで、残りの点P4を通る直線L2を算出する。そして、直線L1と直線L2との交点のレンズ位置座標を求める。この交点のレンズ位置座標をフォーカスレンズ32の合焦位置Pxとする。   Of the eight focus evaluation values acquired, the focus evaluation value P5 is the maximum, but in the three-point interpolation method, the maximum focus evaluation value P5 and the focus evaluation values P4 and P6 positioned before and after the focus evaluation value P5 are obtained. The focal position Px of the lens is calculated using this. First, a straight line L1 passing through the minimum point P6 among the maximum point P5 and the three points is calculated. When the slope of the straight line L1 is K, the straight line L2 passing through the remaining point P4 with the slope of −K is calculated. And the lens position coordinate of the intersection of the straight line L1 and the straight line L2 is calculated | required. The lens position coordinate of this intersection is taken as the focus position Px of the focus lens 32.

こうして求められたフォーカスレンズ32の合焦位置Pxをカメラ制御部21からレンズ制御部36に送出し、フォーカスレンズ駆動モータ37を制御してフォーカスレンズ32を合焦位置に移動させる。 The focus position Px of the focus lens 32 thus obtained is sent from the camera control unit 21 to the lens control unit 36, and the focus lens drive motor 37 is controlled to move the focus lens 32 to the focus position.

なお、操作部27のオートフォーカススイッチをOFF状態にした場合は、ユーザがレンズ鏡筒3のフォーカス環を回転させることにより手動による合焦操作を行うことができる。 When the autofocus switch of the operation unit 27 is turned off, the user can perform a manual focusing operation by rotating the focus ring of the lens barrel 3.

次に、本実施形態に係るカメラ1の動作例を説明する。図12A及び図12Bは本実施形態に係るカメラ1の動作を示すフローチャートである。 Next, an operation example of the camera 1 according to this embodiment will be described. 12A and 12B are flowcharts showing the operation of the camera 1 according to this embodiment.

まず、ステップS1にてカメラ1の電源がONされていることを確認した上でステップS2へ進み、操作部27の設定がオートフォーカスモードかどうかを確認する。 First, after confirming that the power source of the camera 1 is turned on in step S1, the process proceeds to step S2, and it is confirmed whether or not the setting of the operation unit 27 is the autofocus mode.

操作部27の設定がオートフォーカスモードである場合は、ステップS3へ進み、カメラ制御部21からレンズ制御部36へ指令信号を送出し、絞り35の開口径をD1に設定する。この開口径D1は、後述するステップS22の開口径D2に比べ相対的に小さい開口径である。   When the setting of the operation unit 27 is the autofocus mode, the process proceeds to step S3, where a command signal is sent from the camera control unit 21 to the lens control unit 36, and the aperture diameter of the diaphragm 35 is set to D1. The opening diameter D1 is an opening diameter that is relatively smaller than an opening diameter D2 in step S22 described later.

一般的に、瞳分割型位相差検出方式による焦点調節の応答性能は、コントラスト検出方式による焦点調節の応答性能より高速である一方、コントラスト検出方式による焦点検出精度は、瞳分割型位相差検出方式による検出精度より高精度であるといえる。   In general, the response performance of the focus adjustment by the pupil division type phase difference detection method is faster than the response performance of the focus adjustment by the contrast detection method, while the focus detection accuracy by the contrast detection method is the pupil division type phase difference detection method. It can be said that the accuracy is higher than the detection accuracy of

しかしながら、被写体像が低周波成分を多く含む場合には、合焦点近傍においてもコントラスト評価値の変化は微小となり、必ずしもコントラスト検出方式の方が高精度であるとは限らず、瞳分割型位相差検出方式の結果に応じて焦点調節を行ったのち一律にコントラスト検出方式によって焦点調節を行っても応答性能が悪化するだけで焦点調節の精度は向上しない。   However, if the subject image contains a lot of low-frequency components, the contrast evaluation value changes very little even near the in-focus point, and the contrast detection method is not always more accurate, and the pupil-divided phase difference Even if the focus adjustment is uniformly performed by the contrast detection method after performing the focus adjustment according to the result of the detection method, the response performance is deteriorated and the accuracy of the focus adjustment is not improved.

また、撮像素子22上の複数の焦点検出位置22a〜22eにおいて同時に焦点検出を行って焦点調節を行う場合には、全ての焦点検出位置において、瞳分割型位相差検出方式による焦点検出とコントラスト検出方式による焦点検出を行うと、焦点調節の応答性能が悪化するという問題もある。   Further, when focus adjustment is performed by simultaneously performing focus detection at a plurality of focus detection positions 22a to 22e on the image sensor 22, focus detection and contrast detection by the pupil division type phase difference detection method are performed at all focus detection positions. When focus detection is performed by the method, there is a problem that the response performance of focus adjustment deteriorates.

さらに、瞳分割型位相差検出方式の結果に応じて焦点調節を行ったのちコントラスト検出方式によって焦点検出を行う場合、瞳分割型位相差検出方式に用いる像の範囲とコントラスト検出方式に用いる像の範囲が同一であると焦点検出精度が向上しない場合がある。たとえば、大まかな焦点調節を行う場合には瞳分割型位相差検出方式に用いる像の範囲に多少距離の異なる被写体像が共存していても問題ないが、同じ像の範囲に対してコントラスト検出方式で焦点検出を行うと正確な合焦点を検出できないことがある。また、大まかな焦点調節を行う場合には、瞳分割型位相差検出方式に用いる像の範囲に低周波成分と高周波成分が共存していても大きな問題はないが、同じ像の範囲に対してコントラスト検出方式で焦点検出を行うと正確な合焦点を検出できないことがある。   Furthermore, when performing focus adjustment according to the result of the pupil division type phase difference detection method and then performing focus detection by the contrast detection method, the range of images used for the pupil division type phase difference detection method and the image range used for the contrast detection method are described. If the range is the same, focus detection accuracy may not be improved. For example, when performing rough focus adjustment, there is no problem if subject images with slightly different distances coexist in the image range used in the pupil division type phase difference detection method, but the contrast detection method is used for the same image range. If focus detection is performed with, accurate focus may not be detected. In addition, when performing rough focus adjustment, there is no major problem even if a low-frequency component and a high-frequency component coexist in the image range used in the pupil division type phase difference detection method. When focus detection is performed using the contrast detection method, an accurate in-focus point may not be detected.

また、瞳分割型位相差検出方式の結果に応じて焦点調節を行ったのちコントラスト検出方式によって焦点検出を行う場合には、瞳分割型位相差検出方式には大デフォーカス検出性能、すなわち検出可能な最大像ズレ量が極力大きいことが要求される一方で、コントラスト検出方式には高い焦点検出性能が要求されるが、瞳分割型位相差検出方式とコントラスト検出方式を同一の絞り開口径で行う場合には、2つの要求性能を同時に満足できないことがある。   In addition, when focus detection is performed by contrast detection after performing focus adjustment according to the result of the pupil division type phase difference detection method, the pupil division type phase difference detection method has large defocus detection performance, that is, can be detected. The maximum image shift amount is required to be as large as possible, while the contrast detection method is required to have high focus detection performance, but the pupil division type phase difference detection method and the contrast detection method are performed with the same aperture diameter. In some cases, the two required performances cannot be satisfied simultaneously.

以上の課題に鑑み、本実施形態のカメラ1は、焦点調節の初期段階、すなわち大きくデフォーカスしている場合があるときは、瞳分割型位相差検出方式で焦点検出した結果に基づいて大まかな焦点調節を迅速に行い、焦点調節の最終段階、すなわち合焦点近傍においては、コントラスト検出方式で焦点検出した結果に基づいて高精度な焦点調節を行う。   In view of the above problems, the camera 1 of the present embodiment is roughly based on the result of focus detection by the pupil division type phase difference detection method in the initial stage of focus adjustment, that is, when there is a case where there is a large defocus. Focus adjustment is performed quickly, and in the final stage of focus adjustment, that is, in the vicinity of the in-focus point, highly accurate focus adjustment is performed based on the result of focus detection by the contrast detection method.

図13は、デフォーカス量と像ズレ量(瞳分割型位相差検出方式により検出される位相差量)との関係を示すグラフであり、絞り35の開口径が相対的に小さいD1と大きいD2の場合を比較したものである。撮像素子22に設けられる焦点検出画素列22a〜22eの配列方向の長さによって検出可能な最大像ズレ量が制限されるが、検出可能な最大像ズレ量が同じ場合には、絞り35の開口径D1,D2が相対的に小さい方(D1)が検出可能なデフォーカス量が大きくなる。同図に示すように、最大像ズレ量がZmaxの場合、開口径D1の検出可能なデフォーカス量DF1と開口径D2の検出可能なデフォーカス量DF2を比べると、DF1>DF2となっている。   FIG. 13 is a graph showing the relationship between the defocus amount and the image shift amount (the phase difference amount detected by the pupil division type phase difference detection method). The aperture diameter of the diaphragm 35 is relatively small D1 and large D2. This is a comparison of the cases. Although the maximum image shift amount that can be detected is limited by the length in the arrangement direction of the focus detection pixel rows 22a to 22e provided in the image sensor 22, when the maximum image shift amount that can be detected is the same, the aperture 35 is opened. The defocus amount that can be detected increases when the diameters D1 and D2 are relatively small (D1). As shown in the figure, when the maximum image shift amount is Zmax, the defocus amount DF1 detectable by the aperture diameter D1 is compared with the defocus amount DF2 detectable by the aperture diameter D2, and DF1> DF2. .

このため、大きくデフォーカスしている場合が考えられる焦点検出の初期段階で瞳分割型位相差検出方式を用いてデフォーカス量が検出できるように、ステップS3にて絞り35を相対的に小さい開口径D1に設定する。   For this reason, in step S3, the aperture 35 is opened relatively small so that the defocus amount can be detected using the pupil division type phase difference detection method at the initial stage of focus detection, which may be largely defocused. Set to aperture D1.

ステップS4では、撮像素子22により露光動作を行い、撮像画素221のデータをカメラ制御部21に読み出し、液晶駆動回路24を介して電子ビューファインダ25に表示する。これにより、ユーザは被写体の動画を視認することができる。   In step S <b> 4, an exposure operation is performed by the image sensor 22, and data of the imaging pixel 221 is read to the camera control unit 21 and displayed on the electronic viewfinder 25 via the liquid crystal driving circuit 24. Thereby, the user can visually recognize the moving image of the subject.

ステップS5では、撮像素子22の5つの焦点検出位置22a〜22eに配置された焦点検出画素列222から一対の像に対応した一対の像データをカメラ制御部21へ読み出す。この場合、使用者の手動操作により特定の焦点検出画素列が選択されているときは、その焦点検出画素列の焦点検出画素からのデータのみを読み出す。そして、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、5つの焦点検出位置22a〜22eにおける像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。   In step S <b> 5, a pair of image data corresponding to the pair of images is read out to the camera control unit 21 from the focus detection pixel array 222 arranged at the five focus detection positions 22 a to 22 e of the image sensor 22. In this case, when a specific focus detection pixel row is selected by a user's manual operation, only data from the focus detection pixel of the focus detection pixel row is read out. Then, an image shift detection calculation process (correlation calculation process) is executed based on the read pair of image data, the image shift amounts at the five focus detection positions 22a to 22e are calculated, and the image shift amount is further defocused. Convert to quantity.

ここで、読み出された一対の像データに基づく像ズレ検出演算処理(相関演算処理)の一例を簡単に説明する。 Here, an example of image shift detection calculation processing (correlation calculation processing) based on the read pair of image data will be briefly described.

焦点検出画素222が検出する一対の像は、測距瞳341,342がレンズ鏡筒3の絞り35により遮光され、光量バランスが崩れている可能性がある。したがって、本実施形態では、この光量バランスの崩れに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。 In the pair of images detected by the focus detection pixel 222, the distance measurement pupils 341 and 342 may be shielded by the diaphragm 35 of the lens barrel 3, and the light quantity balance may be lost. Therefore, in the present embodiment, a correlation calculation of a type capable of maintaining the image shift detection accuracy is performed with respect to the loss of light amount balance.

まず、焦点検出画素列から読み出された一対の像データ列をA1〜A1、A2〜A2(Mはデータ数)とし、下記相関演算式(数式1)を行い、相関量C(k)を演算する。 First, a pair of image data sequences read out from the focus detection pixel sequence are A1 1 to A1 M and A2 1 to A2 M (M is the number of data), the following correlation calculation formula (Formula 1) is performed, and the correlation amount C (K) is calculated.

《数1》
C(k)=Σ|A1・A2n+1+k−A2n+k・A1n+1
なお、数式1においてΣ演算はnについての累積演算(総和演算)を示し、nの範囲は、像ずらし量kに応じてA1、A1n+1、A2n+k、A2n+1+kのデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量kは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。
<< Equation 1 >>
C (k) = Σ | A1 n · A2 n + 1 + k −A2 n + k · A1 n + 1 |
In Equation 1, the Σ operation indicates a cumulative operation (sum operation) with respect to n, and the range of n is a range in which data of A1 n , A1 n + 1 , A2 n + k , A2 n + 1 + k exists according to the image shift amount k. Limited. Further, the image shift amount k is an integer, and is a relative shift amount with the data interval of the data string as a unit.

数式1の演算結果は、図14(a)に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量(図14(a)ではk=kj=2)において相関量C(k)が極小(小さいほど相関度が高い)になる。   As shown in FIG. 14A, the calculation result of Equation 1 shows that the correlation amount C (k) is minimal (small) in a shift amount with high correlation between a pair of data (k = kj = 2 in FIG. 14A). The higher the degree of correlation).

次に、数式2〜数式5による3点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値C(x)を与えるシフト量xを求める。 Next, the shift amount x that gives the minimum value C (x) with respect to the continuous correlation amount is obtained by using the three-point interpolation method according to Equations 2 to 5.

《数2》
x=kj+D/SLOP
<< Equation 2 >>
x = kj + D / SLOP

《数3》
C(x)= C(kj)−|D|
<< Equation 3 >>
C (x) = C (kj)-| D |

《数4》
D={C(kj−1)−C(k j+1)}/2
<< Equation 4 >>
D = {C (kj-1) -C (kj + 1)} / 2

《数5》
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj−1)−C(kj)}
そして、数式2で算出されたシフト量xの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定する。
<< Equation 5 >>
SLOP = MAX {C (kj + 1) -C (kj), C (kj-1) -C (kj)}
Then, whether or not the shift amount x calculated by Expression 2 is reliable is determined as follows.

図14(b)に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値C(x)の値が大きくなる。したがって、C(x)が所定の閾値以上の場合は算出されたシフト量の信頼性が低いと判定し、算出されたシフト量xをキャンセルする。 As shown in FIG. 14B, when the degree of correlation between a pair of data is low, the value of the minimal value C (x) of the interpolated correlation amount is large. Therefore, when C (x) is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the reliability of the calculated shift amount is low, and the calculated shift amount x is canceled.

または、C(x)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるSLOPでC(x)を除した値が所定値以上の場合は、算出されたシフト量の信頼性が低いと判定し、算出されたシフト量xをキャンセルする。 Alternatively, in order to normalize C (x) with the contrast of data, when the value obtained by dividing C (x) by SLOP that is proportional to the contrast is equal to or greater than a predetermined value, the reliability of the calculated shift amount Is determined to be low, and the calculated shift amount x is canceled.

または、コントラストに比例した値となるSLOPが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたシフト量の信頼性が低いと判定し、算出されたシフト量xをキャンセルする。 Alternatively, when SLOP that is proportional to the contrast is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the subject has low contrast and the reliability of the calculated shift amount is low, and the calculated shift amount x is canceled.

また、図14(c)に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲kmin〜kmaxの間で相関量C(k)の落ち込みがない場合は、極小値C(x)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。 Further, as shown in FIG. 14C, when the correlation between the pair of data is low and the correlation amount C (k) does not drop between the shift ranges kmin to kmax, the minimum value C (x) is obtained. In such a case, it is determined that the focus cannot be detected.

なお、相関演算式としては上述した数式1に限定されず他の公知の相関式を利用することもできる。 The correlation calculation formula is not limited to Formula 1 described above, and other known correlation formulas can also be used.

算出されたシフト量xの信頼性があると判定された場合は、下記数式6により像ズレ量shftを求める。   When it is determined that the calculated shift amount x is reliable, the image shift amount shft is obtained by the following formula 6.

《数6》
shft=PY・x
数式6において、PYは検出ピッチ(焦点検出画素のピッチ)である。
<< Equation 6 >>
shft = PY · x
In Expression 6, PY is a detection pitch (pitch of focus detection pixels).

最後に、数式6で算出された像ズレ量shftに、瞳分割型位相差検出方式による検出を行った際の絞り35の開口径D1に応じた所定の変換係数kを乗じてデフォーカス量defを求める。 Finally, the defocus amount def is obtained by multiplying the image shift amount shft calculated by Equation 6 by a predetermined conversion coefficient k corresponding to the aperture diameter D1 of the diaphragm 35 when detection is performed by the pupil division type phase difference detection method. Ask for.

《数7》
def=k・shft
図12Aに戻り、5つの焦点検出位置22a〜22eのデフォーカス量が求められると、ステップS6では、求められた5つの焦点検出位置22a〜22eの各デフォーカス量の中から、所定の選択基準に基づいて1つの焦点検出位置を選択する。この所定の選択基準は、たとえば5つのデフォーカス量のうち最も近距離を示すデフォーカス量が算出された焦点検出位置といった基準である。ただし、この選択基準はカメラ1の設計思想に応じて適宜変更することができるものである。
<< Equation 7 >>
def = k · shft
Returning to FIG. 12A, when the defocus amounts of the five focus detection positions 22a to 22e are obtained, a predetermined selection criterion is selected from the obtained defocus amounts of the five focus detection positions 22a to 22e in step S6. One focus detection position is selected based on the above. This predetermined selection criterion is a criterion such as a focus detection position where a defocus amount indicating the shortest distance among five defocus amounts is calculated. However, this selection criterion can be appropriately changed according to the design concept of the camera 1.

ステップS7では、選択された焦点検出位置のデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるかどうかを判断する。この所定値は、フォーカスレンズ32を駆動しなくても合焦していると見做せる合焦範囲である。   In step S7, it is determined whether or not the absolute value of the defocus amount at the selected focus detection position is within a predetermined value. This predetermined value is an in-focus range that can be regarded as in-focus without driving the focus lens 32.

ステップS7においてデフォーカス量の絶対値が所定値以内にない場合は、ステップS8へ進み、カメラ制御部21からレンズ制御部36を介してフォーカスレンズ駆動モータ37へ駆動信号を送出し、フォーカスレンズ32を合焦位置に移動させたのちステップS1へ戻り、ステップS1〜S7を繰り返す。   If the absolute value of the defocus amount is not within the predetermined value in step S7, the process proceeds to step S8, a drive signal is sent from the camera control unit 21 to the focus lens drive motor 37 via the lens control unit 36, and the focus lens 32. After moving to the in-focus position, the process returns to step S1, and steps S1 to S7 are repeated.

なお、図示は省略するが、ステップS7にて焦点検出が不能であると判断された場合もこのステップS8へ進み、レンズ制御部36にスキャン駆動命令を送信し、フォーカスレンズ32を無限端から至近端の間でスキャン駆動させることで合焦位置を探索したのち、ステップS1へ戻って上記動作を繰り返す。 Although illustration is omitted, if it is determined in step S7 that focus detection is impossible, the process proceeds to step S8, where a scan drive command is transmitted to the lens control unit 36, and the focus lens 32 is moved from the infinite end. After searching for the in-focus position by driving the scanning between the near ends, the process returns to step S1 and the above operation is repeated.

ステップS7においてデフォーカス量の絶対値が所定値以内にある場合、すなわち瞳分割型位相差検出方式による焦点調節が完了したらステップS9へ進み、操作部27のオートフォーカスモードの設定が、コンティニュアスモードかワンショットモードかを判断する。既述したように、コンティニュアスモードとは、一旦合焦が達成されたのちも被写体に応じて合焦位置探索を継続しフォーカスレンズ32を合焦位置に移動させるモードであり、これに対してワンショットモードとは、一旦合焦が達成されたらフォーカスレンズ32の位置を固定してフォーカスロックするモードである。   When the absolute value of the defocus amount is within the predetermined value in step S7, that is, when the focus adjustment by the pupil division type phase difference detection method is completed, the process proceeds to step S9, where the setting of the autofocus mode of the operation unit 27 is continuous. Determine whether the mode or one-shot mode. As described above, the continuous mode is a mode in which after the in-focus state is achieved, the in-focus position search is continued according to the subject and the focus lens 32 is moved to the in-focus position. The one-shot mode is a mode in which the focus lens 32 is fixed and the focus is locked once focusing is achieved.

ステップS9においてコンティニュアスモードである場合は、ステップS10へ進み、シャッターレリーズがされたかどうかを判断し、操作部27のレリーズボタンが押されないときはステップS1へ戻り、ステップS1〜S9の処理を繰り返す。   If the continuous mode is selected in step S9, the process proceeds to step S10 to determine whether or not the shutter has been released. If the release button of the operation unit 27 is not pressed, the process returns to step S1 and the processes in steps S1 to S9 are performed. repeat.

ステップS10でレリーズボタンが押されたことを検出したら、ステップS11へ進み、レンズ制御部36に対して絞り調整命令を送信し、絞り35の絞り値を、使用者または自動設定された制御F値にする。この絞り制御が終了したのち、撮像素子22の撮像画素221および全ての焦点検出画素222から画像データを読み出す。 If it is detected in step S10 that the release button has been pressed, the process proceeds to step S11, where an aperture adjustment command is transmitted to the lens control unit 36, and the aperture value of the aperture 35 is set to the user or an automatically set control F value. To. After the aperture control is completed, image data is read from the imaging pixel 221 and all focus detection pixels 222 of the imaging element 22.

ここで、読み出された焦点検出画素222の画像データは白黒データであることから、ステップS12にて、焦点検出画素列22a〜22eの各焦点検出画素222が位置する画素データを、これら焦点検出画素222の周囲の撮像画素221の画像データに基づいて画素補間する。これにより、焦点検出画素列22a〜22eの位置におけるカラー画像データを得ることができる。 Here, since the read image data of the focus detection pixels 222 is black and white data, in step S12, the pixel data in which the focus detection pixels 222 of the focus detection pixel rows 22a to 22e are located are detected as the focus data. Pixel interpolation is performed based on the image data of the imaging pixels 221 around the pixel 222. Thereby, color image data at the positions of the focus detection pixel rows 22a to 22e can be obtained.

最後に、ステップS13にて、撮像画素221の画像データおよび補間された画像データをメモリ23に保存する。このとき、カメラ本体2の背面などに液晶ディスプレイを設けた場合には、得られた画像データを間引き処理して当該液晶ディスプレイに表示することもできる。 Finally, in step S13, the image data of the imaging pixel 221 and the interpolated image data are stored in the memory 23. At this time, when a liquid crystal display is provided on the back surface of the camera body 2, the obtained image data can be thinned and displayed on the liquid crystal display.

ステップS9に戻り、コンティニュアスモードでない場合、すなわちワンショットモードである場合は、図12BのステップS21へ進む。このステップS21では、ステップS6で選択された焦点検出位置における像の高周波成分の量が所定値以上あるかどうかを判断し、所定値以上ない場合は、コントラスト検出方式による厳密な焦点調節を行っても検出精度が期待できないことから、ステップS22〜S24をジャンプしてステップS25へ進み、シャッターレリーズがされたかどうかを判断し、操作部27のレリーズボタンが押されたときは図12AのステップS11へ進んで、上述したステップS11〜S13の処理を実行する。   Returning to step S9, if it is not the continuous mode, that is, if it is the one-shot mode, the process proceeds to step S21 in FIG. 12B. In step S21, it is determined whether or not the amount of the high-frequency component of the image at the focus detection position selected in step S6 is greater than or equal to a predetermined value. If it is not greater than the predetermined value, strict focus adjustment is performed using a contrast detection method. Since the detection accuracy cannot be expected, the process jumps from step S22 to S24 and proceeds to step S25 to determine whether or not the shutter release has been performed. When the release button of the operation unit 27 is pressed, the process proceeds to step S11 in FIG. The process of steps S11 to S13 described above is executed.

図15は、横軸をデフォーカス量、縦軸をコントラスト検出方式によるコントラスト評価値とし、高周波成分のみの像(絞り35の開口径が小さいD1)に対するデフォーカス量とコントラスト評価値との関係(一転鎖線)、高周波成分のみの像(絞り35の開口径が大きいD2)に対するデフォーカス量とコントラスト評価値との関係(実線)および低周波成分のみの像(絞り35の開口径が小さいD1場合と大きいD2の場合)に対するデフォーカス量とコントラスト評価値との関係(点線)を示すグラフである。   In FIG. 15, the horizontal axis represents the defocus amount, and the vertical axis represents the contrast evaluation value by the contrast detection method, and the relationship between the defocus amount and the contrast evaluation value for the image of only the high frequency component (D1 where the aperture diameter of the diaphragm 35 is small) ( The relationship between the defocus amount and the contrast evaluation value (solid line) for an image with only a high-frequency component (D2 where the aperture diameter of the diaphragm 35 is large) and an image with only a low-frequency component (D1 where the aperture diameter of the diaphragm 35 is small) It is a graph which shows the relationship (dotted line) of the defocus amount and contrast evaluation value with respect to (when D2 is large).

このグラフからも明らかなように、高周波成分を含まない低周波成分だけの像の場合には、合焦位置、すなわちデフォーカス量がゼロの近傍であってもコントラスト評価値の変化が少なく、したがってコントラスト検出方式で焦点調節を行っても焦点検出精度の向上が期待できないばかりか、焦点調節動作の応答性能も低下する。本例ではこうした理由から、コントラスト検出方式による焦点調節ステップS22〜S24を実行しないようにしている。   As is apparent from this graph, in the case of an image containing only a low frequency component that does not include a high frequency component, there is little change in the contrast evaluation value even when the in-focus position, that is, the defocus amount is near zero. Even if focus adjustment is performed using the contrast detection method, improvement in focus detection accuracy cannot be expected, and response performance of the focus adjustment operation also deteriorates. In this example, for these reasons, the focus adjustment steps S22 to S24 by the contrast detection method are not executed.

これに対し、ステップS21で、選択された焦点検出位置における像の高周波成分の量が所定値以上ある場合はステップS22〜S24のコントラスト検出方式による厳密な焦点調節処理へ進む。 On the other hand, if the amount of the high-frequency component of the image at the selected focus detection position is greater than or equal to a predetermined value in step S21, the process proceeds to a strict focus adjustment process using the contrast detection method in steps S22 to S24.

ここで、ステップS21における高周波成分の判定について図16を参照しながら説明する。 Here, the determination of the high frequency component in step S21 will be described with reference to FIG.

図16の上図は、横軸を撮像素子22の画素位置、縦軸を画像データ(出力値)とし、選択された焦点検出位置における焦点検出画素列222に平行して隣接する撮像画素221(緑画素G)配列の画素データを像波形として示したものである。図16の下図は、上図の像波形に2次微分フィルタ処理(デジタルフィルタ処理)を施した波形を示したものである。   In the upper diagram of FIG. 16, the horizontal axis is the pixel position of the image sensor 22, and the vertical axis is the image data (output value), and the adjacent imaging pixel 221 (parallel to the focus detection pixel row 222 at the selected focus detection position). The pixel data of the green pixel G) array is shown as an image waveform. The lower diagram of FIG. 16 shows a waveform obtained by subjecting the image waveform of the upper diagram to the secondary differential filter processing (digital filter processing).

撮像画素配列(緑画素G)の画素データをG(i)とすれば(iは画素データの順番・位置を示す)、2次微分フィルタで処理されたデータH(i)はたとえば下記のように表される。   If the pixel data of the imaging pixel array (green pixel G) is G (i) (i indicates the order and position of the pixel data), the data H (i) processed by the secondary differential filter is as follows, for example: It is expressed in

《数8》
H(i)=|−G(i−2)+2G(i)−G(i+2)|
i=1〜N
2次微分フィルタ処理により、低周波成分がカットされ高周波成分が抽出されるので、その絶対値を画素データの範囲にわたって積分することにより、高周波成分の量に対応した評価値ΣH(i)が算出される。
<< Equation 8 >>
H (i) = | −G (i−2) + 2G (i) −G (i + 2) |
i = 1 to N
Since the low-frequency component is cut and the high-frequency component is extracted by the secondary differential filter processing, the evaluation value ΣH (i) corresponding to the amount of the high-frequency component is calculated by integrating the absolute value over the range of the pixel data. Is done.

《数9》
ΣH(i)>Th1
そして、この評価値ΣH(i)が所定値Th1以上である場合には、高周波成分によるコントラスト検出方式により焦点調節精度が期待できると判断する。
<< Equation 9 >>
ΣH (i)> Th1
When the evaluation value ΣH (i) is equal to or greater than the predetermined value Th1, it is determined that focus adjustment accuracy can be expected by a contrast detection method using a high frequency component.

図12Bに戻り、ステップS21において選択された焦点検出位置における像の高周波成分の量が所定値以上あると判断された場合、ステップS22では、カメラ制御部21からレンズ制御部36へ指令信号を送出し、絞り35の開口径をD2に設定する。この開口径D2は、既述したステップS3の開口径D1に比べ相対的に大きい開口径である。 Returning to FIG. 12B, when it is determined that the amount of the high-frequency component of the image at the focus detection position selected in step S21 is greater than or equal to a predetermined value, a command signal is sent from the camera control unit 21 to the lens control unit 36 in step S22. Then, the aperture diameter of the diaphragm 35 is set to D2. This opening diameter D2 is a relatively large opening diameter compared with the opening diameter D1 of step S3 described above.

図15に示したように、絞り35の開口径D2が開口径D1と比較して相対的に大きい場合には、デフォーカス量がゼロとなる合焦位置近傍においてコントラスト評価値の変化がより大きくなり、コントラスト検出方式による焦点検出精度の向上が期待できる。本例では、こうした理由から、焦点調節の最終段階でコントラスト検出方式による焦点調節を行うことに加えて、絞り35の開口径D2を相対的に大きく設定している。   As shown in FIG. 15, when the aperture diameter D2 of the diaphragm 35 is relatively larger than the aperture diameter D1, the change in the contrast evaluation value is larger in the vicinity of the in-focus position where the defocus amount is zero. Therefore, improvement in focus detection accuracy by the contrast detection method can be expected. In this example, for this reason, in addition to performing focus adjustment by the contrast detection method at the final stage of focus adjustment, the aperture diameter D2 of the diaphragm 35 is set to be relatively large.

ステップS23では、コントラスト検出方式に用いる像データ(画素データ)の範囲を設定する。   In step S23, a range of image data (pixel data) used for the contrast detection method is set.

図16の上図において、範囲R1が瞳分割型位相差検出方式による焦点検出に用いられた像データの範囲であり、比較的広い範囲に設定されている。これは焦点調節の初期段階において焦点検出を行う像の範囲をあまりに狭めると、その範囲に焦点検出可能な像部分(コントラストが比較的高い像部分)が入らない可能性が高くなるからである。   In the upper diagram of FIG. 16, a range R1 is a range of image data used for focus detection by the pupil division type phase difference detection method, and is set to a relatively wide range. This is because if the range of the image on which focus detection is performed in the initial stage of focus adjustment is too narrow, there is a high possibility that an image portion capable of focus detection (image portion having a relatively high contrast) will not enter that range.

これに対して、焦点調節の最終段階においてコントラスト検出方式で高精度の焦点検出を行うためには、像の高周波成分が多い部分に限定して焦点検出を行うことが望ましい。焦点検出を行う範囲が広いと焦点検出範囲内に距離の異なる被写体像が共存することがあり、良好なコントラスト検出が行えず、焦点検出精度が向上しないことがあるからである。   On the other hand, in order to perform high-precision focus detection by the contrast detection method at the final stage of focus adjustment, it is desirable to perform focus detection only in a portion where the high-frequency component of the image is large. This is because if the focus detection range is wide, subject images having different distances may coexist in the focus detection range, so that good contrast detection cannot be performed and focus detection accuracy may not be improved.

こうした理由から、本例では、図16の下図のように画素データの2次微分フィルタ処理を施したデータにおいて、2次微分データのピーク(高周波成分が最も多い)の画素位置を中心にして、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出に用いられた像の範囲R1より狭い像の範囲R2を設定する。この像の範囲R2には、高周波成分が多く含まれているので、コントラスト検出方式の焦点検出精度の向上が期待できる。   For this reason, in this example, in the data subjected to the secondary differential filter processing of the pixel data as shown in the lower diagram of FIG. 16, the pixel position of the peak of the secondary differential data (the highest frequency component is the most) is centered. An image range R2 narrower than the image range R1 used for focus detection in the pupil division type phase difference detection method is set. Since this image range R2 contains a lot of high-frequency components, an improvement in focus detection accuracy of the contrast detection method can be expected.

図12Bに戻り、ステップ24では、絞り35の開口径D2とした状態で撮像動作を行い、焦点検出画素列222に平行に隣接した撮像画素221のデータを読み出し、範囲R2の撮像画素221の画素データに対してコントラスト検出を行う。そして、公知の山登り方式による焦点調節制御によりフォーカスレンズ32を合焦位置に移動させる。この山登り方式によるフォーカスレンズ32の駆動制御においては、フォーカスレンズ32を一定方向に微小ステップ駆動させながらコントラスト評価値Cを算出し、コントラスト評価値Cが最大を示すフォーカスレンズ位置を合焦位置として決定し、最終的にその合焦位置にフォーカスレンズ32を移動及び停止させる。   Returning to FIG. 12B, in step 24, the imaging operation is performed with the aperture 35 having the aperture diameter D <b> 2, the data of the imaging pixel 221 adjacent in parallel to the focus detection pixel row 222 is read, and the pixels of the imaging pixel 221 in the range R <b> 2. Contrast detection is performed on the data. Then, the focus lens 32 is moved to the in-focus position by focus adjustment control using a known hill-climbing method. In the drive control of the focus lens 32 by this hill-climbing method, the contrast evaluation value C is calculated while the focus lens 32 is driven in minute steps in a fixed direction, and the focus lens position at which the contrast evaluation value C is maximum is determined as the focus position. Finally, the focus lens 32 is moved and stopped at the in-focus position.

なお、コントラスト検出方式によるコントラスト評価値Cとしては、画素データ範囲R2における画素データの隣接差分の和(C=Σ|G(i)−G(i+1)|)、画素データの隣接差分の最大値(C=MAX(|G(i)−G(i+1)|))、画素データの2階差分の和(C=Σ|−G(i−1)+2G(i)−G(i+1)|)、画素データの2階差分の最大値(C=MAX(|−G(i−1)+2G(i)−G(i+1)|))、画素データの最大値と最小値の差(C=MAX(G(i))−MIN(G(i))などを用いることができる。   As the contrast evaluation value C by the contrast detection method, the sum of adjacent differences of pixel data in the pixel data range R2 (C = Σ | G (i) −G (i + 1) |), the maximum value of adjacent differences of pixel data. (C = MAX (| G (i) −G (i + 1) |)), sum of second-order differences of pixel data (C = Σ | −G (i−1) + 2G (i) −G (i + 1) |) , Maximum value of second-order difference of pixel data (C = MAX (| −G (i−1) + 2G (i) −G (i + 1) |)), difference between maximum value and minimum value of pixel data (C = MAX (G (i))-MIN (G (i)) or the like can be used.

なお、ステップS25以降は上述したとおりである。   Step S25 and subsequent steps are as described above.

以上のとおり、本実施形態のカメラによれば、焦点調節の初期段階で瞳分割型位相差検出方式の焦点調節を行う場合には、絞り35の開口径を相対的に小さな径D1に設定するとともに、比較的広い範囲の像データを用いて、複数の焦点検出位置で焦点検出を行うので、大きなデフォーカス量の検出が可能となり、像の捕捉性が向上し、高い応答性能で大まかな焦点調節を行うことができる。   As described above, according to the camera of the present embodiment, the aperture diameter of the diaphragm 35 is set to a relatively small diameter D1 when performing focus adjustment of the pupil division type phase difference detection method at the initial stage of focus adjustment. At the same time, focus detection is performed at a plurality of focus detection positions using image data in a relatively wide range, so that a large defocus amount can be detected, image capture performance is improved, and rough focus is achieved with high response performance. Adjustments can be made.

一方、焦点調節の最終段階でコントラスト検出方式の焦点調節を行う場合には、絞り35の開口径を相対的に大きい径D2に設定するとともに、比較的狭い範囲の像データを用いて、1つの焦点検出位置で焦点検出を行うので、高精度で応答性能の低下が少ない焦点調節を行うことができる。また、コントラスト検出方式による高精度な焦点検出が見込めない場合や高い焦点調節の応答性能が要求される場合には、コントラスト検出方式の焦点調節を省略するので、高速の焦点調節を行うことができる。   On the other hand, when performing contrast detection focus adjustment at the final stage of focus adjustment, the aperture diameter of the diaphragm 35 is set to a relatively large diameter D2, and one image data in a relatively narrow range is used. Since focus detection is performed at the focus detection position, it is possible to perform focus adjustment with high accuracy and little deterioration in response performance. In addition, when high-precision focus detection by the contrast detection method cannot be expected, or when high focus adjustment response performance is required, focus adjustment by the contrast detection method is omitted, so that high-speed focus adjustment can be performed. .

また、瞳分割型位相差検出方式に用いる焦点検出画素222とコントラスト検出方式に用いる撮像画素221が同一の撮像素子22の撮像面上に配置されているので、両方式を別個の撮像素子を用いて行った場合に比べ、撮像素子間の相対的な位置の誤差に起因して発生する焦点検出誤差、ハーフミラーで別個の撮像素子に光束を分割した場合の光量低下、ミラーの挿入・退避により別個の撮像素子に光束を時分割で導く場合の応答性能の低下といった問題が抑制される。   In addition, since the focus detection pixel 222 used in the pupil division type phase difference detection method and the image pickup pixel 221 used in the contrast detection method are arranged on the same image pickup surface of the image pickup device 22, both types are used as separate image pickup devices. Compared to the case where the light beam is divided, the focus detection error caused by the relative position error between the image sensors, the light quantity when the light beam is divided into separate image sensors with a half mirror, and the insertion / retraction of the mirror Problems such as a decrease in response performance when light beams are guided to a separate image sensor in a time division manner are suppressed.

また、瞳分割型位相差検出方式に用いる焦点検出画素列に平行して隣接する撮像画素を、コントラスト検出方式による焦点検出に用いるので、両方式で検出する像の同一性が保証され、両方式を別個の撮像素子で行った場合に比べ、異なる像に対して焦点検出することによる焦点検出誤差を抑制することができる。   In addition, since the imaging pixels that are adjacent in parallel to the focus detection pixel row used in the pupil division type phase difference detection method are used for focus detection by the contrast detection method, the identity of images detected by both methods is guaranteed, and both methods are used. As compared with the case where the image is performed by a separate image sensor, it is possible to suppress a focus detection error due to focus detection for different images.

なお、上述した実施形態は必要に応じて以下のように適宜変形することができる。   Note that the above-described embodiment can be appropriately modified as necessary.

上記実施形態では、コントラスト検出方式による焦点検出において、焦点検出画素列に平行して隣接する緑画素Gのデータを用いたが(図12BのステップS24)、焦点検出画素列に平行して隣接する赤画素Rや青画素Bのデータを用いて色別にコントラスト検出することもできる。また、焦点検出画素列の近傍で最も出力レベルの高い色の撮像画素を用いてコントラスト検出を行うこともできる。さらに、一対の焦点検出画素データの一方のデータをコントラスト検出に用いたり、焦点検出画素データを隣接加算したデータをコントラスト検出に用いたりすることもできる。   In the above embodiment, in the focus detection by the contrast detection method, the data of the green pixel G adjacent in parallel to the focus detection pixel column is used (Step S24 in FIG. 12B), but adjacent to the focus detection pixel column in parallel. It is also possible to detect contrast for each color using the data of the red pixel R and the blue pixel B. In addition, contrast detection can be performed using an imaging pixel having the highest output level in the vicinity of the focus detection pixel row. Furthermore, one of the pair of focus detection pixel data can be used for contrast detection, or data obtained by adding the focus detection pixel data adjacently can be used for contrast detection.

上記実施形態では、コントラスト検出方式に用いる像データの範囲を設定するために、像データの2次微分(図12BのステップS23,図16下図)を用いたが、像データの範囲の設定は、一律に予め定められた範囲に像データ範囲を設定したり、像データの1次微分を用いて設定したり、像データをフーリエ変換して求めた空間周波数特性の情報を用いて設定したりすることもできる。   In the above embodiment, in order to set the range of the image data used for the contrast detection method, the second order differentiation of the image data (step S23 in FIG. 12B, the lower diagram in FIG. 16) is used. The image data range is uniformly set in a predetermined range, is set using a first derivative of the image data, or is set using information on spatial frequency characteristics obtained by Fourier transforming the image data. You can also.

上記実施形態では、コントラスト検出方式による像の高周波成分の検出方法として2次微分フィルタを用いたが(図12BのステップS21)、像のコントラスト(たとえば、既述したコントラスト評価値Cとしての、画素データ範囲R2における画素データの隣接差分の和(C=Σ|G(i)−G(i+1)|)、画素データの隣接差分の最大値(C=MAX(|G(i)−G(i+1)|))、画素データの2階差分の和(C=Σ|−G(i−1)+2G(i)−G(i+1)|)、画素データの2階差分の最大値(C=MAX(|−G(i−1)+2G(i)−G(i+1)|))、画素データの最大値と最小値の差(C=MAX(G(i))−MIN(G(i))など)や像データをフーリエ変換して求めた空間周波数特性情報を用いることもできる。   In the above-described embodiment, the second-order differential filter is used as a method for detecting the high-frequency component of the image by the contrast detection method (step S21 in FIG. 12B), but the image contrast (for example, the pixel as the contrast evaluation value C described above) Sum of adjacent difference of pixel data in data range R2 (C = Σ | G (i) −G (i + 1) |), maximum value of adjacent difference of pixel data (C = MAX (| G (i) −G (i + 1)) ) |)), Sum of second-order differences of pixel data (C = Σ | −G (i−1) + 2G (i) −G (i + 1) |), maximum value of second-order differences of pixel data (C = MAX (| −G (i−1) + 2G (i) −G (i + 1) |)), difference between maximum value and minimum value of pixel data (C = MAX (G (i)) − MIN (G (i)) Etc.) and spatial frequency characteristic information obtained by Fourier transform of image data It is also possible.

上記実施形態では、像の高周波成分が少なくコントラスト検出方式による高精度な焦点検出が見込めない場合には、コントラスト検出方式による焦点調節を省略したが、撮像光学系の光学特性に応じてコントラスト検出方式による高精度な焦点検出が不要であると判断される場合に、コントラスト検出方式による焦点調節を省略することもできる。たとえば、光学系の収差が大きく高精度な焦点検出をしても意味がない場合、絞り開放F値が大きく高精度な焦点検出が不要である場合、撮影時の絞り制御F値が大きく、高精度な焦点検出が不要である場合、焦点が広いパンフォーカスレンズの場合などである。   In the above embodiment, when the high-frequency component of the image is small and high-precision focus detection by the contrast detection method cannot be expected, the focus adjustment by the contrast detection method is omitted, but the contrast detection method according to the optical characteristics of the imaging optical system When it is determined that high-precision focus detection by is unnecessary, focus adjustment by the contrast detection method can be omitted. For example, if the optical system has large aberrations and high-precision focus detection is meaningless, if the aperture F value is large and high-precision focus detection is unnecessary, the aperture control F value at the time of shooting is large and high. This is the case when accurate focus detection is not necessary, or in the case of a pan focus lens with a wide focus.

また、上記実施形態では、像の高周波成分が少なくコントラスト検出方式による高精度な焦点検出が見込めない場合には、コントラスト検出方式による焦点調節を省略したが、焦点検出位置22a〜22eに応じてコントラスト検出方式による焦点調節を省略することもできる。たとえば、撮像素子22の中心の焦点検出位置を高精度焦点検出用として設定された場合であって、撮像素子22の周辺の焦点検出位置が選択された場合や、撮像素子22の中心の収差より撮像素子22の周辺の収差が大きい場合であって撮像素子22の周辺の焦点検出位置が選択された場合などである。   Further, in the above embodiment, when the high-frequency component of the image is small and high-precision focus detection by the contrast detection method cannot be expected, focus adjustment by the contrast detection method is omitted, but the contrast according to the focus detection positions 22a to 22e. Focus adjustment by the detection method can be omitted. For example, when the focus detection position at the center of the image sensor 22 is set for high-precision focus detection, when the focus detection position around the image sensor 22 is selected, or from the aberration at the center of the image sensor 22 This is the case when the aberration around the image sensor 22 is large and the focus detection position around the image sensor 22 is selected.

さらに、上記実施形態では、像の高周波成分が少なくコントラスト検出方式による高精度な焦点検出が見込めない場合には、コントラスト検出方式による焦点調節を省略したが、瞳分割型位相差検出方式による焦点検出精度が高い場合にはコントラスト検出方式による焦点調節を省略することもできる。たとえば、像ズレ量の算出の際に、上記数3式で求められたパラメータC(x)が所定値以下の場合や、上記数3式で求められたパラメータC(x)を上記数5式で求められたSLOPで除した値が所定値以下の場合や、上記数5式で求められたSLOPが所定値以上の場合(被写体が高コントラスト)には、算出されたずらし量の精度が高いと判断し、コントラスト検出方式による焦点調節を省略することができる。   Furthermore, in the above embodiment, when the high-frequency component of the image is small and high-precision focus detection by the contrast detection method cannot be expected, focus adjustment by the contrast detection method is omitted, but focus detection by the pupil division type phase difference detection method is omitted. When the accuracy is high, the focus adjustment by the contrast detection method can be omitted. For example, when the image shift amount is calculated, the parameter C (x) obtained by the above equation (3) is equal to or smaller than a predetermined value, or the parameter C (x) obtained by the above equation (3) is changed to the above equation (5). When the value obtained by dividing by SLOP obtained in step 5 is equal to or smaller than a predetermined value, or when the SLOP obtained by equation 5 is equal to or larger than a predetermined value (subject has high contrast), the accuracy of the calculated shift amount is high. Therefore, the focus adjustment by the contrast detection method can be omitted.

また、上記実施形態では、像の高周波成分が少なくコントラスト検出方式による高精度な焦点検出が見込めない場合には、コントラスト検出方式による焦点調節を省略したが、撮像状況に応じてコントラスト検出方式による焦点調節を省略することもできる。たとえば、被写界が低輝度の場合には、撮像素子22の電荷蓄積時間が長くなり、それに応じて焦点検出の応答性能も低下するので、コントラスト検出方式による焦点調節を省略することができる。また、カメラ本体2の保持状態をブレセンサで検出し、ブレが所定値以上となった場合には、ブレボケが大きく厳密な焦点調節は不要であると判断できるので、コントラスト検出方式による焦点調節を省略することができる。さらに、時間経過にともなう画像情報を解析して被写体の動きを検出し、被写体の動きが所定値以上の場合には、厳密な焦点調節よりも応答性能が高い焦点調節を優先することが好ましいので、コントラスト検出方式による焦点調節を省略することができる。また、画像情報を解析して焦点検出位置に特定の被写体(たとえば自動車)が存在する場合には、応答性能が高い焦点調節を優先することが好ましいので、コントラスト検出方式による焦点調節を省略することができる。   In the above-described embodiment, when the high-frequency component of the image is small and high-precision focus detection by the contrast detection method cannot be expected, focus adjustment by the contrast detection method is omitted. Adjustment can be omitted. For example, when the object scene has a low luminance, the charge accumulation time of the image sensor 22 becomes longer, and the response performance of focus detection also decreases accordingly. Therefore, the focus adjustment by the contrast detection method can be omitted. In addition, when the holding state of the camera body 2 is detected by the shake sensor and the shake becomes equal to or greater than a predetermined value, it can be determined that there is a large blur and strict focus adjustment is unnecessary, so focus adjustment by the contrast detection method is omitted. can do. Furthermore, it is preferable to prioritize focus adjustment with higher response performance over strict focus adjustment when the movement of the subject is detected by analyzing image information over time and the subject movement is greater than or equal to a predetermined value. The focus adjustment by the contrast detection method can be omitted. In addition, when image information is analyzed and a specific subject (for example, a car) is present at the focus detection position, it is preferable to prioritize focus adjustment with high response performance, so that focus adjustment by the contrast detection method is omitted. Can do.

逆に、撮影状況に応じて瞳分割型位相差検出方式による焦点調節を省略することもできる。たとえば、撮影光学系の焦点距離が短く、最至近距離の被写体と無限距離の被写体の像面の差が少なく、大きなデフォーカス量が発生しない場合には、瞳分割型位相差検出方式による焦点調節を省略し、焦点調節の初期段階からコントラスト検出方式による焦点調節を行うこともできる。また、電源をONした直後のステップS3の状態において、像のコントラストが高いか又は像の高周波成分が多い場合には、既に合焦近傍にあると判断することができるので、瞳分割型位相差検出方式による焦点調節を省略し、焦点調節の初期段階からコントラスト検出方式による焦点調節を行うこともできる。   Conversely, the focus adjustment by the pupil division type phase difference detection method can be omitted depending on the photographing situation. For example, if the focal length of the photographic optical system is short, the difference in image plane between the closest subject and the subject at infinite distance is small, and a large defocus amount does not occur, focus adjustment using the pupil division type phase difference detection method The focus adjustment by the contrast detection method can be performed from the initial stage of the focus adjustment. Also, in the state of step S3 immediately after the power is turned on, if the image contrast is high or the high-frequency component of the image is large, it can be determined that the image is already in focus. The focus adjustment by the detection method can be omitted, and the focus adjustment by the contrast detection method can be performed from the initial stage of the focus adjustment.

また、上記実施形態では、オートフォーカスモードがコンティニュアスモードの場合は焦点調節動作の応答性能を優先してコントラスト検出方式による焦点調節を省略したが、カメラ動作の他の動作モードに応じてコントラスト検出方式による焦点調節を省略することもできる。たとえば、動画撮影モードと静止画撮影モードがある場合に、動画撮影モードでは焦点調節の追従性を優先することが好ましいので、コントラスト検出方式による焦点調節を省略する。また、たとえばスポーツ撮影モードなどのように移動被写体を撮影するモードと、たとえば風景撮影モードなどのように静止被写体を撮影するモードがある場合に、移動被写体を撮影するモードでは焦点調節の追従性を優先することが好ましいので、コントラスト検出方式による焦点調節を省略する。さらに、撮影動作を連続的に行う連写撮影モードと撮影動作を単発的に行う単写撮影モードがある場合に、連写撮影モードでは焦点調節の追従性を優先することが好ましいので、コントラスト検出方式による焦点調節を省略する。   In the above embodiment, when the autofocus mode is the continuous mode, the focus adjustment by the contrast detection method is omitted in order to give priority to the response performance of the focus adjustment operation. However, the contrast is adjusted according to other operation modes of the camera operation. Focus adjustment by the detection method can be omitted. For example, when there are a moving image shooting mode and a still image shooting mode, it is preferable to prioritize the follow-up of focus adjustment in the moving image shooting mode, so focus adjustment by the contrast detection method is omitted. In addition, when there is a mode for shooting a moving subject, such as a sports shooting mode, and a mode for shooting a static subject, such as a landscape shooting mode, the mode for shooting a moving subject has a focus adjustment tracking capability. Since priority is preferred, focus adjustment by the contrast detection method is omitted. Furthermore, if there is a continuous shooting mode that continuously performs shooting operations and a single shooting mode that performs shooting operations only once, it is preferable to prioritize the tracking of focus adjustment in the continuous shooting mode, so contrast detection Focus adjustment by the method is omitted.

また、上記実施形態では、瞳分割型位相差検出方式に用いる焦点検出画素222とコントラスト検出方式に用いる撮像画素221が同一の撮像素子22の撮像面上に配置されているが、瞳分割型位相差検出方式に用いる撮像素子とコントラスト検出方式に用いる撮像素子とを別個に設け、撮影光学系の光路中にハーフミラーなどの光分割手段を設け、分割された一方の光路中に瞳分割型位相差検出方式による焦点検出を行うための撮像素子を配置し、分割された他方の光路中にコントラスト検出方式による焦点検出を行う撮像素子を配置するように構成することもできる。   In the above embodiment, the focus detection pixel 222 used for the pupil division type phase difference detection method and the image pickup pixel 221 used for the contrast detection method are arranged on the image pickup surface of the same image pickup device 22. The image sensor used for the phase difference detection method and the image sensor used for the contrast detection method are provided separately, and a light splitting means such as a half mirror is provided in the optical path of the photographing optical system, and the pupil division type position is provided in one of the divided optical paths. An image sensor for performing focus detection by the phase difference detection method may be disposed, and an image sensor for performing focus detection by the contrast detection method may be disposed in the other divided optical path.

また、撮影光学系の予定焦点面にコントラスト検出方式による焦点検出を行うための撮像素子を配置するとともに、撮影光学系の光路中にミラーなどの光分岐手段を挿入し、分岐された光路中に瞳分割型位相差検出方式による焦点検出を行うための撮像素子を配置し、光路から分岐手段を退避させた状態でコントラスト検出方式に用いる撮像素子でコントラスト検出を行うこともできる。   In addition, an image sensor for focus detection by a contrast detection method is arranged on the planned focal plane of the photographing optical system, and a light branching means such as a mirror is inserted in the optical path of the photographing optical system, and the branched optical path An image sensor for focus detection by the pupil division type phase difference detection method may be arranged, and contrast detection may be performed by the image sensor used for the contrast detection method in a state where the branching unit is retracted from the optical path.

本実施形態のカメラ1は、上述した交換レンズ付きデジタルカメラに限定されず、レンズ一体型デジタルスチルカメラ、一眼レフカメラ、銀塩フィルムスチルカメラのほかビデオカメラにも適用できる。また、携帯電話機などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラ、ロボット用視覚認識装置等にも適用できる。さらに、カメラ以外のたとえば焦点検出装置、測距装置、ステレオ測距装置などにも適用することができる。   The camera 1 of the present embodiment is not limited to the above-described digital camera with an interchangeable lens, but can be applied to a video camera in addition to a lens-integrated digital still camera, a single-lens reflex camera, and a silver salt film still camera. Further, the present invention can also be applied to a small camera module, a surveillance camera, a robot visual recognition device, and the like built in a mobile phone. Furthermore, the present invention can be applied to a focus detection device, a distance measurement device, a stereo distance measurement device, and the like other than the camera.

本発明の実施形態に係るデジタルカメラを示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows the digital camera which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。It is a front view which shows the focus detection position in the imaging surface of the image pick-up element shown in FIG. 図2のIIIA部を拡大して焦点検出画素の配列を模式的に示す正面図である。FIG. 3 is a front view schematically showing an array of focus detection pixels by enlarging the IIIA part of FIG. 2. 図2のIIIB部を拡大して焦点検出画素の配列を模式的に示す正面図である。FIG. 3 is a front view schematically showing an array of focus detection pixels by enlarging a IIIB portion in FIG. 2. 図3A及び図3Bの撮像画素の一つを拡大して示す正面図である。It is a front view which expands and shows one of the imaging pixel of FIG. 3A and FIG. 3B. 図3A及び図3Bの焦点検出画素の一つを拡大して示す正面図である。FIG. 4 is an enlarged front view showing one of the focus detection pixels in FIGS. 3A and 3B. 図3A及び図3Bに示す3つの撮像画素RGBそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図である。It is a spectral characteristic figure which shows the relative sensitivity with respect to each wavelength of three imaging pixel RGB shown to FIG. 3A and 3B. 図3A及び図3Bに示す焦点検出画素222の波長に対する相対感度を示す分光特性図である。It is a spectral characteristic figure which shows the relative sensitivity with respect to the wavelength of the focus detection pixel 222 shown to FIG. 3A and 3B. 図3A及び図3Bの撮像画素の一つを拡大して示す断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view illustrating one of the imaging pixels in FIGS. 3A and 3B. FIG. 図3A及び図3Bの焦点検出画素の一つを拡大して示す断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating one of the focus detection pixels in FIGS. 3A and 3B. 図3A及び図3BのVIII-VIII線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VIII-VIII line of FIG. 3A and 3B. 本発明の他の実施形態に係る画素の配列を模式的に示す正面図であり、図2のIIIA部に相当する拡大正面図である。It is a front view which shows typically the arrangement | sequence of the pixel which concerns on other embodiment of this invention, and is an enlarged front view equivalent to the IIIA part of FIG. 本発明の他の実施形態に係る画素の配列を模式的に示す正面図であり、図2のIIIB部に相当する拡大正面図である。It is a front view which shows typically the arrangement | sequence of the pixel which concerns on other embodiment of this invention, and is an enlarged front view equivalent to the IIIB part of FIG. 図9A及び図9Bの一対の焦点検出画素を拡大して示す正面図である。FIG. 10 is an enlarged front view showing a pair of focus detection pixels in FIGS. 9A and 9B. 本発明の実施形態に係るデジタルカメラの合焦判定を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the focusing determination of the digital camera which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the camera which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the camera which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るカメラのデフォーカス量と像ズレ量(瞳分割型位相差検出方式により検出される位相差量)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the defocus amount of a camera which concerns on embodiment of this invention, and image shift amount (phase difference amount detected by a pupil division type phase difference detection system). 本発明の実施形態に係るカメラの焦点検出演算(デフォーカス量演算)手順を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the focus detection calculation (defocus amount calculation) procedure of the camera which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るカメラのデフォーカス量とコントラスト検出方式によるコントラスト評価値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the defocus amount of the camera which concerns on embodiment of this invention, and the contrast evaluation value by a contrast detection system. 上図は、本発明の実施形態に係るカメラの撮像素子の画素位置に対する画素データの像波形、下図は、上図の像波形に2次微分フィルタ処理を施した波形を示す図である。The upper diagram shows the image waveform of the pixel data with respect to the pixel position of the image sensor of the camera according to the embodiment of the present invention, and the lower diagram shows the waveform obtained by subjecting the image waveform of the upper diagram to the secondary differential filter processing.

符号の説明Explanation of symbols

1…デジタルカメラ;2…カメラ本体;3…レンズ鏡筒
21…カメラ制御部;22…撮像素子;
32…フォーカスレンズ;36…レンズ制御部
221…撮像画素;222,222a,222b…焦点検出画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Digital camera; 2 ... Camera body; 3 ... Lens barrel 21 ... Camera control part; 22 ... Imaging device;
32 ... Focus lens; 36 ... Lens control unit 221 ... Imaging pixel; 222, 222a, 222b ... Focus detection pixel

Claims (21)

像を形成する光学系を通過する光束を制限する、開口径が調節可能な絞り手段と、
前記光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段と、
前記絞り手段を第1の開口径に調節した状態で、前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記絞り手段を第1の開口径より大きい第2の開口径に調節した状態で、前記評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、を備えたことを特徴とする焦点調節装置。
An aperture means with an adjustable aperture diameter that restricts a light beam passing through an optical system that forms an image;
Phase difference detection means for detecting an image shift amount by light from different regions of the pupil of the optical system;
Contrast detection means for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
After adjusting the focus of the optical system based on the amount of deviation of the image in a state where the aperture means is adjusted to the first aperture diameter, the aperture means is moved to a second aperture diameter larger than the first aperture diameter. And a focus adjusting unit that adjusts the focus of the optical system based on the evaluation value in a state adjusted to the above.
請求項1記載の焦点調節装置であって、
前記位相差検出手段は、前記光学系が前記像を形成する予定焦点面の複数の焦点検出位置において前記像のズレ量を検出し、
前記焦点調節手段は、前記像のズレ量に基づいて前記複数の焦点検出位置のうち少なくとも1つの焦点検出位置を選択し、当該選択された焦点検出位置における前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記選択された焦点検出位置における前記コントラスト検出手段による評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focus adjustment device according to claim 1,
The phase difference detection means detects the shift amount of the image at a plurality of focus detection positions on a planned focal plane on which the optical system forms the image,
The focus adjusting unit selects at least one focus detection position from the plurality of focus detection positions based on the image shift amount, and the image shift amount by the phase difference detection unit at the selected focus detection position. The focus adjustment apparatus is configured to adjust the focus of the optical system based on an evaluation value by the contrast detection unit at the selected focus detection position after performing the focus adjustment of the optical system based on.
光学系により像が形成される予定焦点面における複数の焦点検出位置において、前記光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段と、
前記複数の焦点検出位置において、前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段と、
前記複数の焦点検出位置における前記像のズレ量に基づいて前記複数の焦点検出位置のうち少なくとも1つの焦点検出位置を選択し、当該選択された焦点検出位置における前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記選択された焦点検出位置における前記コントラスト検出手段による評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、を備えたことを特徴とする焦点調節装置。
Phase difference detection means for detecting an image shift amount due to light from different regions of the pupil of the optical system at a plurality of focus detection positions on a planned focal plane on which an image is formed by the optical system;
Contrast detection means for detecting an evaluation value relating to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system at the plurality of focus detection positions;
Based on the shift amount of the image at the plurality of focus detection positions, at least one focus detection position is selected from the plurality of focus detection positions, and the image shift by the phase difference detection unit at the selected focus detection position. Focus adjusting means for adjusting the focus of the optical system based on an evaluation value by the contrast detecting means at the selected focus detection position after performing the focus adjustment of the optical system based on the amount. Focus adjustment device characterized by.
請求項3記載の焦点調節装置であって、
前記光学系を通過する光束を制限する、開口径が調節可能な絞り手段をさらに備え、
前記焦点調節手段は、前記絞り手段を第1の開口径に調節した状態で、前記位相差検出手段による焦点調節を行ったのち、前記絞り手段を第1の開口径より大きい第2の開口径に調節した状態で、前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focus adjustment device according to claim 3,
A diaphragm means for limiting the luminous flux passing through the optical system and having an adjustable aperture diameter,
The focus adjusting means adjusts the focus by the phase difference detecting means in a state where the aperture means is adjusted to the first aperture diameter, and then sets the aperture means to a second aperture diameter larger than the first aperture diameter. A focus adjusting apparatus, wherein the focus is adjusted by the contrast detection means in a state adjusted to.
像を形成する光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段と、
前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、当該焦点調節に用いた前記像の検出範囲より小さい範囲の像を用いた前記コントラスト検出手段による評価値に基づいて、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、を備えたことを特徴とする焦点調節装置。
Phase difference detection means for detecting an image shift amount due to light from different regions of the pupil of the optical system forming the image;
Contrast detection means for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
After performing the focus adjustment of the optical system based on the shift amount of the image, based on the evaluation value by the contrast detection unit using an image in a range smaller than the detection range of the image used for the focus adjustment, And a focus adjusting means for adjusting the focus of the optical system.
請求項5記載の焦点調節装置であって、
前記光学系を通過する光束を制限する、開口径が調節可能な絞り手段をさらに備え、
前記焦点調節手段は、前記絞り手段を第1の開口径に調節した状態で、前記位相差検出手段による焦点調節を行ったのち、前記絞り手段を第1の開口径より大きい第2の開口径に調節した状態で、前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focus adjustment device according to claim 5,
A diaphragm means for limiting the luminous flux passing through the optical system and having an adjustable aperture diameter,
The focus adjusting means adjusts the focus by the phase difference detecting means in a state where the aperture means is adjusted to the first aperture diameter, and then sets the aperture means to a second aperture diameter larger than the first aperture diameter. A focus adjusting apparatus, wherein the focus is adjusted by the contrast detection means in a state adjusted to.
請求項5または6記載の焦点調節装置であって、
前記位相差検出手段は、前記光学系が前記像を形成する予定焦点面における複数の焦点検出位置において前記像のズレ量を検出し、
前記焦点調節手段は、前記像のズレ量に基づいて前記複数の焦点検出位置のうち少なくとも1つの焦点検出位置を選択し、当該選択された焦点検出位置における前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記選択された焦点検出位置における前記コントラスト検出手段により検出された評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focusing device according to claim 5 or 6,
The phase difference detection means detects the shift amount of the image at a plurality of focus detection positions on a planned focal plane on which the optical system forms the image,
The focus adjusting unit selects at least one focus detection position from the plurality of focus detection positions based on the image shift amount, and the image shift amount by the phase difference detection unit at the selected focus detection position. The focus adjustment of the optical system based on the evaluation value detected by the contrast detection means at the selected focus detection position. apparatus.
像を形成する光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段と、
前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記像の特性に応じて前記コントラスト検出手段による評価値に基づく前記光学系の焦点調節を行うか否かを選択する焦点調節手段と、を備えたことを特徴とする焦点調節装置。
Phase difference detection means for detecting an image shift amount due to light from different regions of the pupil of the optical system forming the image;
Contrast detection means for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
A focus for selecting whether or not to perform focus adjustment of the optical system based on an evaluation value by the contrast detection unit according to the characteristics of the image after performing focus adjustment of the optical system based on the image shift amount. And a focus adjustment device.
請求項8記載の焦点調節装置であって、
前記光学系を通過する光束を制限する、開口径が調節可能な絞り手段をさらに備え、
前記焦点調節手段は、前記絞り手段を第1の開口径に調節した状態で、前記位相差検出手段による焦点調節を行ったのち、前記絞り手段を第1の開口径より大きい第2の開口径に調節した状態で、前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focus adjustment device according to claim 8, comprising:
A diaphragm means for limiting the luminous flux passing through the optical system and having an adjustable aperture diameter,
The focus adjusting means adjusts the focus by the phase difference detecting means in a state where the aperture means is adjusted to the first aperture diameter, and then sets the aperture means to a second aperture diameter larger than the first aperture diameter. A focus adjusting apparatus, wherein the focus is adjusted by the contrast detection means in a state adjusted to.
請求項8または9記載の焦点調節装置であって、
前記位相差検出手段は、前記光学系が前記像を形成する予定焦点面の複数の焦点検出位置において前記像のズレ量を検出し、
前記焦点調節手段は、前記像のズレ量に基づいて前記複数の焦点検出位置のうち少なくとも1つの焦点検出位置を選択し、当該選択された焦点検出位置における前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記選択された焦点検出位置における前記コントラスト検出手段による評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focusing device according to claim 8 or 9, wherein
The phase difference detection means detects the shift amount of the image at a plurality of focus detection positions on a planned focal plane on which the optical system forms the image,
The focus adjusting unit selects at least one focus detection position from the plurality of focus detection positions based on the image shift amount, and the image shift amount by the phase difference detection unit at the selected focus detection position. The focus adjustment apparatus is configured to adjust the focus of the optical system based on an evaluation value by the contrast detection unit at the selected focus detection position after performing the focus adjustment of the optical system based on.
像を形成する光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ量を検出する位相差検出手段と、
前記像のコントラストに関する評価値を、前記光学系の焦点調節位置に対応付けて検出するコントラスト検出手段と、
前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記光学系の光学特性に応じて前記コントラスト検出手段による評価値に基づく前記光学系の焦点調節を行うか否かを選択する焦点調節手段と、を備えたことを特徴とする焦点調節装置。
Phase difference detection means for detecting an image shift amount due to light from different regions of the pupil of the optical system forming the image;
Contrast detection means for detecting an evaluation value related to the contrast of the image in association with a focus adjustment position of the optical system;
After the focus adjustment of the optical system is performed based on the image shift amount by the phase difference detection unit, the focus adjustment of the optical system is performed based on the evaluation value by the contrast detection unit according to the optical characteristics of the optical system. And a focus adjusting means for selecting whether or not.
請求項11記載の焦点調節装置であって、
前記光学系を通過する光束を制限する、開口径が調節可能な絞り手段をさらに備え、
前記焦点調節手段は、前記絞り手段を第1の開口径に調節した状態で、前記位相差検出手段による焦点調節を行ったのち、前記絞り手段を第1の開口径より大きい第2の開口径に調節した状態で、前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focus adjustment device according to claim 11, comprising:
A diaphragm means for limiting the luminous flux passing through the optical system and having an adjustable aperture diameter,
The focus adjusting means adjusts the focus by the phase difference detecting means in a state where the aperture means is adjusted to the first aperture diameter, and then sets the aperture means to a second aperture diameter larger than the first aperture diameter. A focus adjusting apparatus, wherein the focus is adjusted by the contrast detection means in a state adjusted to.
請求項11または12記載の焦点調節装置であって、
前記位相差検出手段は、前記光学系が前記像を形成する予定焦点面の複数の焦点検出位置において前記像のズレ量を検出し、
前記焦点調節手段は、前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記複数の焦点検出位置のうち少なくとも1つの焦点検出位置を選択し、当該選択された焦点検出位置における前記位相差検出手段による像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記選択された焦点検出位置における前記コントラスト検出手段による焦点評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focusing device according to claim 11 or 12,
The phase difference detection means detects the shift amount of the image at a plurality of focus detection positions on a planned focal plane on which the optical system forms the image,
The focus adjusting unit selects at least one focus detection position from the plurality of focus detection positions based on an image shift amount by the phase difference detection unit, and the phase difference detection unit at the selected focus detection position. The focus adjustment of the optical system is performed based on the focus evaluation value by the contrast detection means at the selected focus detection position after performing the focus adjustment of the optical system based on the image shift amount by Focusing device.
請求項1〜10の何れか一項に記載の焦点調節装置であって、
前記焦点調節手段は、前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記光学系の光学特性に応じて前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うか否かを選択することを特徴とする焦点調節装置。
The focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The focus adjustment unit selects whether or not to perform focus adjustment by the contrast detection unit according to the optical characteristics of the optical system after performing focus adjustment of the optical system based on the amount of deviation of the image. Focus adjustment device characterized by.
請求項1〜4または8〜13の何れか一項に記載の焦点調節装置であって、
前記焦点調節手段は、前記位相差検出手段による焦点調節に用いた前記像の検出範囲より小さい範囲の像を用いて前記コントラスト検出手段による評価値を検出し、当該評価値に基づいて前記光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
It is a focus adjustment apparatus as described in any one of Claims 1-4 or 8-13,
The focus adjustment unit detects an evaluation value by the contrast detection unit using an image in a range smaller than a detection range of the image used for focus adjustment by the phase difference detection unit, and the optical system based on the evaluation value Focus adjustment device characterized in that the focus adjustment is performed.
請求項1〜7または11〜13の何れか一項に記載の焦点調節装置であって、
前記焦点調節手段は、前記像のズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節を行ったのち、前記像の特性に応じて前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うか否かを選択することを特徴とする焦点調節装置。
It is a focus adjustment apparatus as described in any one of Claims 1-7 or 11-13,
The focus adjustment unit performs focus adjustment of the optical system based on an amount of deviation of the image, and then selects whether to perform focus adjustment by the contrast detection unit according to the characteristics of the image. Focus adjustment device.
請求項1〜16の何れか一項に記載の焦点調節装置であって、
前記位相差検出手段は、前記光学系の瞳の異なる領域からの一対の焦点検出光束を受光する光電変換部を有する焦点検出画素が配列された第1撮像素子と、前記焦点検出画素の出力データに基づき前記一対の焦点検出光束が形成する一対の像の位相差を演算する第1演算手段とを含み、
前記コントラスト検出手段は、前記光学系を通過する光束を受光する撮像画素が配列された第2撮像素子と、前記撮像画素の出力データに基づき前記光束が形成する像のコントラストに関する評価値を演算する第2演算手段とを含むことを特徴とする焦点調節装置。
The focus adjustment device according to any one of claims 1 to 16,
The phase difference detection means includes a first image sensor in which focus detection pixels having a photoelectric conversion unit that receives a pair of focus detection light beams from different regions of the pupil of the optical system, and output data of the focus detection pixels And a first calculation means for calculating a phase difference between a pair of images formed by the pair of focus detection light beams based on
The contrast detection unit calculates an evaluation value related to a contrast of an image formed by the light flux based on output data of the second imaging element in which imaging pixels that receive the light flux passing through the optical system are arranged and output data of the imaging pixel. And a second calculating means.
請求項17記載の焦点調節装置であって、
前記第1撮像素子と前記第2撮像素子は一つの撮像素子であり、前記焦点検出画素と前記撮像画素が前記同じ撮像素子の撮像面上に近接して配列されていることを特徴とする焦点調節装置。
The focusing device according to claim 17,
The first imaging element and the second imaging element are one imaging element, and the focus detection pixel and the imaging pixel are arranged close to each other on the imaging surface of the same imaging element. Adjusting device.
請求項18記載の焦点調節装置であって、
前記一つの撮像素子は異なる分光感度特性を有する複数の前記撮像画素が所定配列に従って配列され、
前記焦点検出画素は、前記配列のうち、最も配列密度の高い分光感度特性を有する撮像画素に相当する位置に配置されていることを特徴とする焦点調節装置。
The focusing device according to claim 18, wherein
A plurality of the imaging pixels having different spectral sensitivity characteristics are arranged according to a predetermined arrangement in the one imaging element,
The focus adjustment device, wherein the focus detection pixel is arranged at a position corresponding to an imaging pixel having the highest spectral density characteristic in the array.
請求項8または16に記載の焦点調節装置であって、
前記像の特性は当該像の空間周波数特性であり、当該像の空間周波数特性が所定値以上の高周波数であるときは前記コントラスト検出手段による焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
The focusing device according to claim 8 or 16,
The focus adjustment apparatus characterized in that the characteristic of the image is a spatial frequency characteristic of the image, and when the spatial frequency characteristic of the image is a high frequency equal to or higher than a predetermined value, focus adjustment is performed by the contrast detection unit.
請求項1〜20の何れか一項に記載の焦点調節装置と、
前記光学系を介した像を撮像する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
The focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 20,
An image pickup apparatus comprising: an image pickup device that picks up an image through the optical system.
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